含刚体柔顺机构的频率域动力刚度建模新方法

【作者】 凌明祥； 张宪民； 曹军义；

【机构】 中国工程物理研究院总体工程研究所； 华南理工大学机械与汽车工程学院； 西安交通大学机械工程学院；

【摘要】 <正>研究背景及创新点柔顺机构因无间隙、摩擦和免装配的超高精度和变刚度特点,是微纳操作、超精密加工、柔性机器人、MEMS等的重要支撑技术。然而不同于刚体机构,柔顺机构运动与力学行为耦合特征导致的静、动力学建模分析困难,一直是限制其设计的关键瓶颈问题。如何简洁地处理集中柔度柔顺机构中刚体与柔性铰链之间的耦合关系是近年来该领域关注的重要问题之一。本文针对含刚体集中柔度柔顺机构的静、动力学分析问题,提出一种频率域动力刚度建模方法。首先推导出含刚体柔性铰链的单元动力刚度矩阵解析形式,然后以刚体质心位移以及柔性铰链节点位移为混合变量,基于达朗伯原理建立了一般串并联构型柔顺机构的频率域动力刚度模型。该建模方法具有程式化、简洁直观和精度高的优点,可以推广应用于其他刚体-柔性多体系统的小变形动力学建模分析。更多还原