平面增力機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合及插針增力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).docx

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1、平面增力機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合及插針增力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)隨著現(xiàn)代工業(yè)水平的提升,機(jī)械系統(tǒng)朝著復(fù)雜化、高速化、超精度的方向發(fā)展,力放大技術(shù)已成為精密機(jī)械與精密儀器等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。增力機(jī)構(gòu)在機(jī)械工程中的應(yīng)用極其普遍,但是對(duì)于力放大機(jī)構(gòu)的分類、增力機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)等問(wèn)題仍有大量的工作有待去開展。本文以基本力放大單元為對(duì)象,研究了增力機(jī)構(gòu)的構(gòu)型綜合設(shè)計(jì)及其應(yīng)用,具體包含如下幾方面的工作:首先,根據(jù)具有增力效應(yīng)的基本機(jī)構(gòu)單元的共同特性,提出了基于長(zhǎng)度效應(yīng)、角度效應(yīng)、面積效應(yīng)的基本力放大機(jī)構(gòu)分類方法。從工程實(shí)際出發(fā)對(duì)現(xiàn)有的增力機(jī)構(gòu)進(jìn)行歸類總結(jié),得到了三類效應(yīng)增力機(jī)構(gòu)所包含的11種基本力放大單元;對(duì)

2、該11種力放大單元的特征及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析,并給出了力增益系數(shù)表達(dá)式及力放大的適用條件。其次,進(jìn)行了串并混聯(lián)增力機(jī)構(gòu)拓?fù)錁?gòu)型的綜合設(shè)計(jì)。以長(zhǎng)度效應(yīng)和角度效應(yīng)兩種形式的力放大單元為對(duì)象,研究由這兩類效應(yīng)所能組合得到的增力機(jī)構(gòu)類型。對(duì)其9種基本力放大單元進(jìn)行增力機(jī)構(gòu)的構(gòu)型組合創(chuàng)新設(shè)計(jì),得到二級(jí)串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)類型,并給出了構(gòu)型簡(jiǎn)圖。研究了三級(jí)串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)的構(gòu)成形式,得到三級(jí)串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)類型,以長(zhǎng)度-角度-長(zhǎng)度三級(jí)串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)為例,給出了構(gòu)型簡(jiǎn)圖。討論通過(guò)并聯(lián)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)得到增力機(jī)構(gòu)構(gòu)型的設(shè)計(jì)方法。對(duì)比分析了串并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)和不足,利用力放大單元的串聯(lián)與并聯(lián)進(jìn)行組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)得

3、到混聯(lián)增力機(jī)構(gòu)的構(gòu)成方法。以2S1P混聯(lián)組合模式中的第(4)種拓?fù)漕愋蜑槔?研究了該類機(jī)構(gòu)的組成形式并給出了構(gòu)型簡(jiǎn)圖。最后,基于混聯(lián)增力機(jī)構(gòu)拓?fù)錁?gòu)型3S3P中的典型構(gòu)型實(shí)例,設(shè)計(jì)了一款可應(yīng)用于電子設(shè)備中的精密插針機(jī)構(gòu)。按照插針機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求,進(jìn)行了機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)和尺度設(shè)計(jì)?；谑噶糠谐隽藱C(jī)構(gòu)的閉合回路方程,通過(guò)Newton-Raphson法對(duì)三角函數(shù)超越方程組進(jìn)行數(shù)值求解,完成了機(jī)構(gòu)的位置分析。根據(jù)全微分理論,對(duì)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位置誤差規(guī)律進(jìn)行了分析。通過(guò)靜力學(xué)分析得到了機(jī)構(gòu)的力增益變化曲線。完成了插針機(jī)構(gòu)整體模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并基于ABAQUS和ADAMS對(duì)機(jī)構(gòu)模型進(jìn)

4、行了動(dòng)力學(xué)仿真分析,進(jìn)而驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)插針機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的正確性。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研制與測(cè)試,整體上,樣機(jī)在空間尺度、工作性能、操作功能、機(jī)構(gòu)鎖止、定位精度等方面均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。