基于柔性铰链的杠杆-平衡机构的运动特性分析与参数设计  被引量:3

Kinematics Analysis and Parameter Design of Leverage Balancing Mechanism Based on Flexible Hinges

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作  者:刘庆纲[1] 孙庚[1] 秦自瑞[1] 郎垚璞 

机构地区:[1]天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津300072

出  处:《传感技术学报》2016年第3期313-319,共7页Chinese Journal of Sensors and Actuators

基  金:国家自然基金项目(51575387);教育部博士点基金项目(20120032110059);天津市自然基金重点项目(14JCZDJC31100)

摘  要:基于微小力测量(m N级分辨力,N级测量范围)的柔性铰链杠杆-平衡机构,建立了此机构的运动数学模型,并利用有限元方法对该数学模型进行了验证。数学模型计算及有限元分析结果表明,减小柔性铰链的刚度、增大平行四杆机构的长度能增大被测力产生的位移,通过合理地选择铰链支点两侧的杠杆长度,能设计出所需的杠杆比及运动模型,从而为该机构的设计提供了理论依据。Leverage balance mechanism based on flexible hinges for small force measurement with μN order resolution and N order range is described in this paper, and the motion model is derived. Finite element method (FEM, ANASYS) is used to validate the mathematical model. According to the results of both mathematical model and the FEM analysis, a conclusion that the displacement of the test force generated can be increased by reducing the stiffness of the flexible hinges and increasing the length of the parallel four-rod mechanism is obtained. Required leverage ratio and motion model can be obtained by reasonably choosing the leverage length of the hinge pivot on both sides. Thus a theoretical basis for the design of the mechanism is provided.

关 键 词:杠杆平衡机构 运动特性 ANSYS FEM分析 柔性铰链 

分 类 号:TH82[机械工程—仪器科学与技术]

 

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