柔性夹钳的拓扑优化设计及其3D打印制造

作     者：郭南辛 王冲 王强龙 陈苡生 刘震宇 GUO Nanxin;WANG Chong;WANG Qianglong;CHEN Yisheng;LIU Zhenyu

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学材料科学与光电技术研究院北京100039 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51675506) 

出 版 物：《机械设计与研究》 (Machine Design And Research)

年 卷 期：2021年第37卷第5期

页      码：35-40页

摘      要：拓扑优化方法可用于柔性变形机构的创新性设计,3D打印技术为拓扑优化结果提供了一个快捷有效的制造方式。但拓扑优化方法所设计的柔性夹钳常常存在较为明显的集中铰链,受3D打印加工条件和材料的限制,这种铰链特征往往难以保证结构的可制造性和正常的使用。因此需要在设计过程中采用较大的输入输出弹簧刚度系数以避免铰链的出现,而此时所得到的结构的变形能力又非常有限。基于此,为了同时保证结构的可制造性和变形能力,以熔融沉积(FDM)加工技术为制造基础,讨论了拓扑优化结构再设计和双材料的引入对夹钳柔度的改善。数值分析和实验的结果表明,拓扑优化理论可以快速的为柔性机构提供较优的几何构型,通过结构的改进和打印材料的分配,能够同时兼顾结构的制造和变形能力。

主 题 词：拓扑优化 柔性机构 3D打印 FDM技术 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.13952/j.cnki.jofmdr.2021.0176

馆 藏 号：203106259...