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基于完备椭圆积分解的交叉簧片式柔性铰链大挠度建模
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH12[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]西安电子科技大学机电工程学院,西安710071
  • 相关基金:国家自然科学基金(51175396)、中央高校基本科研业务费专项资金(K5051204021,K5051304017)和新世纪优秀人才支持计划(NCET-11-0689)资助项目.
中文摘要:

交叉簧片式柔性铰链由两根不在同一几何平面内的细长簧片交错布置而成,且两簧片关于铰链长度方向的中心线对称布置,具有转动范围大、精度高等优点.交叉铰链中两簧片均可以看作是末端受力和弯矩组合作用的细长梁,变形情况较为复杂,因此难以对其进行精确建模.通过对簧片分别应用所推导的大挠度梁完备椭圆积分解,给出交叉铰链的精确分析模型和应力校核计算方法.结合两种交叉铰链的设计实例,揭示这类铰链在转角大于30°的情况下刚度非线性显著增强的特性,分析簧片存在拐点的变形情况,并对大转角变形下的交叉铰链进行强度校核.利用有限元软件对交叉铰链进行非线性分析,其分析结果与完备椭圆积分解建模结果吻合较好.

英文摘要:

The cross-spring pivot consists of two leaf springs which are located in two different planes and arranged crosswise.The cross-spring pivot offers many advantages including large rotation range and high precision.Each of the leaf spring in a cross-spring pivot can be considered as a thin beam subject to combined end force and end moment,so its deflected configuration is quite complex and is difficult to be modeled.The cross-spring pivot is precisely modeled by using the comprehensive elliptic integral solution for the large deflection problem derived in our previous work and the stress check method is given.The model is used to analyze two different cross-spring pivots.The simulation results show that the nonlinearity of the stiffness of this kind of pivot becomes remarkable when the deflected angle is larger than 30°.The cases that the deflected configurations of the leaf springs carry inflection points are presented.The strength of each cross-spring pivot at large deflected angle is checked.The finite element software is also used to analyze the nonlinear deflections of cross-spring pivot,which results are well agreed with the model of the comprehensive solution.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603