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基于虚功原理的3-RRPR柔性精密定位工作台动力学分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH113[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]天津大学机械工程学院,天津300072
  • 相关基金:国家自然科学基金(50705064); 天津市自然科学基金(08JCYBJC01400)资助项目
中文摘要:

为了实现柔性精密操作系统的高频控制,提出一种新型空间柔性并联精密定位工作台系统,该工作台采用多个压电陶瓷驱动方式,通过半圆形凹槽单自由度柔性铰链的弹性变形实现末端执行件3平动自由度的主动调整。根据机构伪刚体模型,采用矢量闭环方法建立其位置、速度以及加速度方程,并结合柔性铰链弹性应变能,采用虚功原理方法进行动力学分析,推导出机构的动力学逆解模型,利用其中的质量矩阵和刚度矩阵确定了系统固有频率的求解表达式。在此基础上,讨论柔性铰链刚度与构件质量对支链驱动力矩的影响规律,采用有限元分析方式对定位工作台进行模态分析并对工作台的模态频率进行试验测试,试验测试、有限元仿真与理论结果的比较验证了所建理论模型的正确性和数值分析的有效性。

英文摘要:

For the realization of high frequency control of the flexure-based micromanipulator,a novel spatial compliant precision positioning stage driven by PZT is designed,and flexure hinge with circular notches and one rotational degree of freedom is utilized to realize the passive adjustment of the three translations of the platform.The position,velocity and acceleration equations are established on the basis of the Pseudo-Rigid-Body model.After calculating the potential energy of the flexure hinges,the inverse dynamic is developed on the principle of virtue work.By the mass matrix and the stiffness matrix,the expression of the natural frequency is derived.Then,the influence of the stiffness of the flexure hinges and the mass on the drive torques are analytically discussed.The model analysis of the stage is carried out by means of ANSYS,a finite element method code.Experiments are conducted to measure the modal frequencies of the stage.The results obtained from experiment,finite element method and formulation are compared to prove the correctness of the established theoretical model and the validity of the numerical analyses.

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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