柔性机构优缺点与关键技术介绍.pptx
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1、_ _Given by Given by Leslie Lu,Leslie Lu,2013 2013 6-1 6-1柔性机构柔性机构柔性机构柔性机构 优优缺点缺点 与与与与 关关键键技技术术 介介介介绍绍绍绍2024/5/22 周三1【柔性机构】(1页)【柔性机构的优缺点】(2页)【柔性机构的关键技术】(15页)柔性机构概柔性机构概论的的简单回回顾柔性机构的柔性机构的优缺点缺点的的介介绍柔性机构的部分关柔性机构的部分关键技技术的介的介绍2024/5/22 周三21 1简简 要要 回回 顾顾定定义:利用材料的利用材料的变形来形来传递力或运力或运动起源与理起源与理论基基础优缺点:缺点:免装配免装配
2、轴漂漂柔性柔性铰链:形式、分形式、分类、性能指性能指标应用用领域:域:机器人、机器人、MEMS等等关关键技技术:设计、加工、加工、驱动等等典型典型实例:例:蝴蝶蝴蝶铰链、Robots等等2024/5/22 周三32 2优优缺缺点点优点柔性机构利用柔性铰链代替了刚性机构的传统的运动副,传统运运动副与构件数目副与构件数目大大减少,从而减少了机构的重量、加工、装配的时间和和费用用,同时也减少了机构中的间隙、摩擦、磨损、润滑等问题,提高了机构机构精度和可靠性精度和可靠性,也减少了维护的成本。2 2优优缺缺点点 缺点1.由于柔性构件变形实现的运动受到变形元件强度的限制,导致其行程有限行程有限2.轴漂与寄
3、生漂与寄生误差差3.刚度度较差差4.长时间经受应力或高温的柔性构件可能会出现蠕蠕变和和应力松弛力松弛现象5.能量能量存存储3 3关关 键键 技技 术术材料设计加工飞机发动机研制的三大难题:材料驱动运放机构并联机构设计综合分析加工封装检测柔性机构的部分关键技术:【1】通过选择材料来增大柔性机构的行程3 3关关 键键 技技 术术矩形梁自由端在力矩形梁自由端在力F作用下的作用下的变形:形:最大最大应力力:由此可以求出当达到材料的由此可以求出当达到材料的弹性极限性极限时自由自由端的最大受力端的最大受力F:梁在失效前所承受的最大梁在失效前所承受的最大变形形为:可以看出,最大可以看出,最大变形与几何尺寸形
4、与几何尺寸和材料参数和材料参数有关。有关。2024/5/22 周三73 3关关 键键 技技 术术【1】通过选择材料来增大柔性机构的行程随之出现的问题:1.定位精度的降低2.自然频率和稳定性 的下降3.几何非线性2024/5/22 周三83 3关关 键键 技技 术术【2】通过选择材料来增大柔性机构的刚度通过合理选择材质,提高柔性机构的整体刚度,可以提高机构的固有频率和稳定性,以及机构的机械效率,但要保证柔性铰链所受应力处于材料弹性极限以内。2024/5/22 周三9TIPS:1.对于压电陶瓷存在的迟滞(一般在14%左右但迟滞曲线不唯一)、蠕变现象的减小方法:1)采用电荷控制方法;2)采用在压电陶
5、瓷两端串联小电容的方法;3)Preisach数学模型;4)通用化的Maxwell 模型;5)多项式近似模型;6)采用电阻和电容组成桥路;7)压电陶瓷元件位移闭环(现有的控制方法有PZT控制和变速积分的PI控制等)。2.压电元件的输出位移随着负载刚度的增加而减少。3.驱动器与执行器甚至传感器一体化集成设计对整块的PZT或SMA材料进行激光切割,可免于装配,降低造价,甚至达到减振的功效,而且对于改善机构甚至系统的动态性能也是大有禆益的。3 3关关 键键 技技 术术2024/5/22 周三103 3关关 键键 技技 术术其他驱动器:尺蠖电机直流电机步进电机音圈电机超声波电机等等2024/5/22 周
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