基于半圆型波纹周期梁的柔顺恒力机构优化设计

作     者：刘敏 袁奇 张佳 占金青 吴剑 LIU Min;YUAN Qi;ZHANG Jia;ZHAN Jinqing;WU Jian

作者机构：华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所合肥230031 

基　　金：国家自然科学基金项目(52165002、52065019) 江西省自然科学基金项目(20202ACBL214013、20224BAB204041) 中国博士后科学基金项目(2022M723189) 江西省教育厅科技项目(GJJ2200628) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2023年第54卷第12期

页      码：449-458页

摘      要：为了解决柔顺恒力机构中正刚度模块的几何非线性问题,基于半圆型波纹周期梁设计了正刚度模块,负刚度模块采用双稳态梁,利用正负刚度叠加原理设计了柔顺恒力机构。采用莫尔积分法和柔度矩阵法建立了正刚度模块的理论模型,采用椭圆积分法建立了负刚度模块的理论模型,并通过ANSYS有限元仿真软件分析了柔顺恒力机构的力-位移曲线以验证理论模型,两者相对误差在10%以内。为了扩大恒力区间范围,采用响应面法对柔顺恒力机构的几何参数进行优化,并对影响恒力范围的几何参数进行了灵敏度分析。利用3D打印技术加工柔顺恒力机构样机进行实验验证,实验结果表明,机构能在输入位移1.1~6.2 mm的范围内保持约18.8 N的恒力,验证了所设计的柔顺恒力机构的可行性、优化方法的有效性和理论模型的准确性。

主 题 词：柔顺恒力机构 半圆型波纹周期梁 双稳态梁 莫尔积分法 椭圆积分法 

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

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2023.12.043

馆 藏 号：203125403...