柔顺空间过约束连杆机构的双稳态特性设计

摘要

柔顺多稳态机构在其运动范围内具有多个稳定平衡位置，而且不需要能量的持续输入来维持这些稳定平衡位置，这种独特的性能使其在开关、阀门、继电器、空间可展开机构等领域获得诸多应用。空间过约束连杆机构近年来在可重组机构和空间可展开机构等方面表现出巨大的应用潜力,但是其严格的过约束几何条件使该机构加工困难，而且容易卡死。空间柔顺机构不仅具备平面柔顺机构的大部分优点，而且还具有工作空间大、运动范围广、能够提供空间运动并完成较复杂的任务以及应用范围广等特点。柔顺空间过约束连杆机构可以降低机构的加工和装配难度，并能避免机构卡死的问题，具有广阔的应用前景。所以研究设计柔顺空间过约束连杆机构具有重要意义。
　　首先，本文简要介绍了柔顺机构，并说明了柔顺机构的综合设计方法和应用领域。其次对Bennett linkage、空间过约束5R机构、6R机构进行了介绍。给出了由几个Bennett linkage通过组合得到的空间过约束5R机构、6R机构的构造方法和构造过程，并推导了空间过约束6R机构的6类通用的闭环方程。然后对空间过约束连杆机构进行了运动仿真，并结合空间过约束连杆机构和柔顺多稳态机构的设计方法设计得到了柔顺空间过约束5R机构，分析了部分柔顺空间过约束机构的双稳态特性，利用套筒式交叉簧片式柔性铰链设计得到了柔顺空间过约束5R机构的双稳态机构实物模型，验证了机构的双稳态特性。最后在分析空间过约束6R机构运动学的基础上,设计得到了两种柔顺空间过约束6R双稳态机构和柔顺空间过约束Myard6R双稳态机构。利用套筒式交叉簧片式柔性铰链设计得到了柔顺空间过约束5R机构的双稳态机构实物模型，验证了机构的双稳态特性。替换多个刚性铰链为柔性铰链，对机构的双稳态位置进行了设计，使其能够应用于空间可展开机构。

目录

声明

插图索引

符号对照表

缩略语对照表

第一章 绪论

1.1柔顺机构的概述

1.2柔顺机构的设计方法

1.3柔顺机构的应用

1.4本文的工作安排

第二章 空间过约束机构

2.1空间过约束连杆机构的自由度和Bennett linkage

2.2空间过约束5R linkage

2.3 6R linkage

2.4 本章小结

第三章 柔性5R双稳态机构

3.1 Goldberg 5R机构的输入输出关系和运动仿真

3.2柔顺5R机构的双稳态分析

3.3柔顺空间过约束5R机构的模型设计

3.4 本章小结

第四章 柔顺空间过约束6R机构

4.1 空间过约束6R机构的闭环方程和运动仿真

4.2 柔顺空间过约束6R机构的双稳态特性设计

4.3空间过约束Myard 6R双稳态机构

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文的工作总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

作者简介