学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

柔顺储能脚的伪刚体建模研究

作　者: 孙东波
导　师: 赵铁石
学　校: 燕山大学
专　业: 微机电工程
关键词: 柔顺机构学分布式柔顺机构伪刚体模型储能脚挠曲线有限元折线逼近伪刚性段
分类号: TH112
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 97次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

柔顺机构是机构学研究的一个重要领域,相关理论研究受到广泛关注。伪刚体模型法是研究柔顺机构的一种简单有效的理论方法。现有的伪刚体模型多是用于集中式柔顺机构,而对具有分布式柔顺的机构,尤其是曲线形状、截面变化的机构的研究还很少,研究方法也有待改善。如何合理的建立分布式柔顺机构的伪刚体模型,是柔顺机构学领域一个亟待解决的问题。本文以柔顺储能脚为研究对象,对分布式柔顺机构的伪刚体建模展开研究。首先,分别从几何形状、截面特征以及封闭形式三方面对分布式柔顺机构进行分类。以S型储能脚为例,对具有普遍意义的曲线型变截面的分布式柔顺机构进行了形状曲线和刚度分布的数学描述。第二,给出了伪刚性段的定义,对分布式柔顺机构的伪刚性段划分的两个原则(即曲率分段原则和刚度分段原则)加以完善;给出了弧段约束条件,计算了用伪刚性段拟合分布式柔顺机构时的逼近误差,并给出了弧段系数的选取方法。第三,基于伪刚性段划分结果建立了分布式柔顺机构的伪刚体模型,给出了末端受力位移的计算方法;分析了伪刚性段划分方法、段数、修正系数等因素对末端变形的影响,修正了等效关节扭簧常数的计算公式,并给出了修正系数的选取原则。最后,参考复合材料板簧的结构设计基础,计算了复合材料制成的柔顺储能脚板的挠曲线方程;并分别采用有限元法和伪刚体模型法计算了该储能脚的挠曲线方程,在计算过程中给出了伪刚体模型各关节的位移计算方法;对比了三种方法得到的挠曲线,进行了挠曲线误差分析和机构上各点位移对比,进一步验证了所提伪刚体建模方法的有效性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-22
  1.1 概述  10-11
  1.2 柔顺机构的研究进展  11-14
    1.2.1 自由度计算  11-12
    1.2.2 静力学和运动学  12
    1.2.3 动力学  12-13
    1.2.4 设计与分析  13-14
  1.3 柔顺机构在储能脚上的应用  14-19
    1.3.1 开环式储能脚  16-17
    1.3.2 闭环式储能脚  17-19
  1.4 课题的来源  19-20
  1.5 课题研究的意义  20
  1.6 本文的主要研究内容  20-22
第2章分布式柔顺机构研究基础  22-34
  2.1 概述  22
  2.2 大变形柔顺机构的简介  22-26
    2.2.1 大变形柔顺机构  23-24
    2.2.2 大变形柔性铰链  24-26
  2.3 分布式柔顺机构的分类  26-30
    2.3.1 按形状和截面特征  27-29
    2.3.2 按照封闭形式  29-30
  2.4 常用的柔顺机构研究方法  30-31
  2.5 分布式柔顺机构的数学描述  31-33
    2.5.1 全柔顺S 型储能脚的曲线方程描述  31-32
    2.5.2 全柔顺S 型储能脚的刚度特性描述  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第3章分布式柔顺储能脚的伪刚体建模  34-56
  3.1 概述  34
  3.2 分布式全柔顺机构的伪刚性段划分方法  34-44
    3.2.1 曲率分段原则  35-36
    3.2.2 刚度分段原则  36-38
    3.2.3 弧段约束条件  38
    3.2.4 折线逼近误差  38-39
    3.2.5 弧段系数的选取方法  39-44
  3.3 S 型储能脚伪刚性段划分  44
  3.4 等效关节扭簧常数的计算  44-46
  3.5 S 型储能脚机构变形计算  46-48
  3.6 S 型储能脚机构变形分析  48-53
    3.6.1 划分方法对变形的影响  49-50
    3.6.2 段数对变形的影响  50-52
    3.6.3 扭簧常数对变形的影响  52-53
  3.7 修正系数的选取  53-54
  3.8 本章小结  54-56
第4章复合材料储能脚的设计基础  56-68
  4.1 概述  56-58
    4.1.1 复合材料的特点  56-57
    4.1.2 复合材料的优点  57-58
  4.2 复合材料力学  58-60
    4.2.1 复合材料力学简介  58
    4.2.2 复合材料储能脚材料的选取  58-60
  4.3 复合材料储能脚的结构设计  60-67
    4.3.1 复合材料结构设计方法  60-61
    4.3.2 储能脚板挠度计算的微分方程法  61-66
    4.3.3 储能脚板疲劳性能  66-67
  4.4 本章小结  67-68
第5章储能脚板挠曲线的计算对比  68-87
  5.1 概述  68
  5.2 储能脚板挠度计算的伪刚体模型法  68-73
    5.2.1 储能脚板的数学描述  68-69
    5.2.2 储能脚板的伪刚体模型  69-72
    5.2.3 储能脚板的伪刚性体模型变形分析  72-73
  5.3 储能脚板的挠度计算的有限元法  73-77
  5.4 储能脚板的挠度计算的两种方法对比  77-83
    5.4.1 挠曲线误差  77-80
    5.4.2 整体位移对比  80-83
  5.5 伪刚体模型的其他影响因素  83-86
    5.5.1 改变加载力方向  83-85
    5.5.2 改变约束位置  85-86
  5.6 本章小结  86-87
结论  87-88
参考文献  88-93
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  93-94
致谢  94-95
作者简介  95

柔顺储能脚的伪刚体建模研究

内容摘要

全文目录

相似论文