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《微夾持機(jī)構(gòu)中橢圓弧柔性鉸鏈的模糊優(yōu)化設(shè)計.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2011年12月機(jī)床與液壓Dec．2011第39卷第23期MACHINETOOL&HYDRAULICSV01．39No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．23．030微夾持機(jī)構(gòu)中橢圓弧柔性鉸鏈的模糊優(yōu)化設(shè)計尹文韜，芮延年，李瑞(蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇蘇州215021)摘要：以增大橢圓弧柔性鉸鏈的偏轉(zhuǎn)角為目標(biāo)，通過模糊優(yōu)化設(shè)計，結(jié)合ANSYS仿真，研究微夾持機(jī)構(gòu)中柔性鉸鏈的優(yōu)化問題。建立柔性鉸鏈的參數(shù)優(yōu)化模型，采用MATLAB對鉸鏈的最小厚度t、長半軸a、短半軸b和力矩進(jìn)行優(yōu)化，并通過ANSYS仿真進(jìn)行檢驗。結(jié)果證明：優(yōu)化后的柔性鉸鏈偏轉(zhuǎn)角大小與
2、有限元仿真結(jié)果的相對誤差為5．39％，比較吻合，說明了優(yōu)化設(shè)計方法的正確性。關(guān)鍵詞：橢圓弧柔性鉸鏈；偏轉(zhuǎn)角；模糊優(yōu)化中圖分類號：TH122文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001—3881(201lJ23—104—4FuzzyOptimizationoftheEllipticalFlexureHingeinMicro-gripperYINWentao，RUIYannian，LIRUi(DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering，SoochowUniversity，SuzhouJiangsu215021，China)Abstract：Theopt
3、imizationofthedeflectionangleoftheellipticalflexurehingewasinvestigatedwithfuzzyoptimizationmethodandANSYSsimulationforincreasingthedeflectionangle．Bysettinguptheoptimizationmodel，theminimumthicknesst，thesemi—majoraxisU，thesemi-minorbandthemomentwereoptimizedwithMATLABandtheresultswereverifiedwi
4、thANSYSsimulation．Theresultsdemonstratethattherelativeerrorbetweenthefiniteelementsimulationresultandtheoptimizedresuhofthedeflectionan—gleis5．39％whichindicatesthefuzzyoptimizationmethodiscorrect．Keywords：Ellipticalflexurehinge；Deflectionane；Fuzzyoptimization微夾持機(jī)構(gòu)是一種微夾持技術(shù)，可以完成微小零為通過柔性鉸鏈一端的三維坐標(biāo)軸上
5、的力和彎矩的合件的夾取、運送和裝配，在微機(jī)構(gòu)零件的加工和裝成，另一端為固定端。配、生物工程和光學(xué)研究等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前圖1為橢圓弧柔性鉸鏈的幾何結(jié)構(gòu)和受力示意景，發(fā)展非常迅速，對其研究也越來越深入¨。圖，柔性鉸鏈分別受到三維力、、和三維彎柔性鉸鏈作為一種特殊的傳動機(jī)構(gòu)，應(yīng)用于轉(zhuǎn)軸矩、：的作用，橢圓切口的長，短半軸分別的轉(zhuǎn)動角有限、而要求沒有摩擦和空程的場合，柔性為a和b(a≥b)，W、h和t分別為鉸鏈的厚度、寬鉸鏈的中部較為薄弱，在力矩的作用下可以產(chǎn)生彈性度和最小切割厚度。變形，力矩去除后能恢復(fù)到原形，在機(jī)械結(jié)構(gòu)中起到鉸鏈的作用；與一般鉸鏈相比，沒有機(jī)械結(jié)構(gòu)上的間隙，消除了運動中的
6、摩擦和回退空程。為達(dá)到微夾持機(jī)構(gòu)的精度要求，在驅(qū)動力作用下，柔性鉸鏈的偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)盡可能大，同時又必須滿足相應(yīng)的強(qiáng)度要求，柔性鉸鏈的設(shè)計參數(shù)較多，要獲得同時滿足強(qiáng)度和尺寸要求的最佳值，必須進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。文中以橢圓弧柔性鉸鏈為例，采用模糊優(yōu)化設(shè)計方法對橢圓弧柔性鉸鏈參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計算，并通過ANSYS進(jìn)行檢驗。1橢圓弧柔性鉸鏈偏轉(zhuǎn)角計算當(dāng)柔性機(jī)構(gòu)中某一個桿件上有驅(qū)動力或者承受外載荷時，這些力會對其他桿件上的柔性鉸鏈產(chǎn)生附加圖1柔性鉸鏈?zhǔn)芰D的力和彎矩的作用。其所受的復(fù)雜外力總是可以轉(zhuǎn)化軸是柔性鉸鏈的輸出軸，柔性鉸鏈產(chǎn)生繞z軸收稿日期：2010—11—16作者簡介：尹文韜(1986一)，男，碩
7、士，研究方向為夾具設(shè)計。E—mail：ycitywt@163．con。第23期尹文韜等：微夾持機(jī)構(gòu)中橢圓弧柔性鉸鏈的模糊優(yōu)化設(shè)計·105·的角變形：是柔性鉸鏈最重要的參數(shù)。下面給出橢圓弧柔性鉸鏈僅在力偶矩作用下產(chǎn)生繞軸的角變形公式的推導(dǎo)過程。根據(jù)材料力學(xué)，鉸鏈中性面曲率半徑：一PEI()式中：E為彈性模量，M(x)為作用于微小段dx的彎矩，，()為微小段dx處的截面對z軸的慣性矩)=根據(jù)高等數(shù)學(xué)，曲線上任一點的曲率為圖3微元劃分圖h(西)=2b
