郝亚洲
- 作品数：12 被引量：63H指数：4
- 供职机构：江西理工大学机电工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金江西省自然科学基金江西省教育厅科学技术研究项目更多>>
- 相关领域：机械工程自动化与计算机技术更多>>
- 一种基于柔顺机构的3维微力传感器的敏感元件
- 本发明公开了一种用于微力测量的传感器敏感元件，包括具有对称结构的柔顺UPU支链和球形结构组成，支链采用2对对称的第一正圆形柔性铰链和第二正圆形柔性铰链实现U副，2对对称的悬臂梁并联实现移动副，1对切口方向相反的柔性铰链实...
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- 文献传递
- 减小温度效应的精密微操作平台稳健优化设计
- 2015年
- 由于微操作平台往往处于随机变化的温度环境中,提出一种基于田口方法的稳健优化设计以减小温度效应对其性能波动的影响.以一种新型一维微操作平台为对象,采用有限元方法建立计入温度效应的平台热误差模型,并基于该模型分析平台结构参数与热误差之间关系,由此选出对平台热误差影响较大的参数作为控制因子.以热误差为望小特性,温度变化和热膨胀系数为噪声因子,结构参数为控制因子,通过正交试验设计和主效应分析,确定控制因子的最佳水平组合点.通过比较分析优化前与优化后热误差的均值和方差,结果表明它们分别减小了16.03%和12.07%,说明可通过所提出的稳健优化设计方法减小平台的温度效应.
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- 关键词：温度效应有限元法稳健设计田口方法
- 基于响应面法的微操作平台多目标优化被引量：32
- 2015年
- 为了提高微操作平台的操作空间和动态性能,基于响应面法对一种新型微操作平台进行了多目标优化设计。采用中心组合设计方法选取仿真试验点,根据试验点建立平台的参数化几何模型,应用软件ANSYS对平台进行静力学和模态分析得到其固有频率、位移放大倍数和最大应力的响应值。根据所得的仿真试验数据,采用最小二乘法和显著性检验建立反映平台性能指标的二阶多项式响应面模型。最后,计算了反映响应面拟合度的评价指标,验证了所建响应面模型的精确性。以微操作平台的放大倍数和固有频率为优化目标,强度为约束,建立了平台的多目标优化模型,采用多目标遗传算法对平台进行优化得到Pareto解集。从Pareto解集可知,固有频率与放大倍数之间是相互冲突的,故需权衡固有频率和放大倍数从Pareto解集选取最优解。比较优化前后平台的各性能指标可知,平台的固有频率增大了35.58%,放大倍数增大了2.33%,最大应力减小了38.97%,证明了提出的优化方法的有效性。
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- 关键词：响应面法多目标遗传算法
- 传递矩阵法分析平面柔顺机构的振动特性被引量：3
- 2015年
- 为了分析柔顺机构的动态性能和力学传递关系,提出一种新型的基于传递矩阵法的振动力学模型。柔顺机构由若干个柔性铰链与杆件顺序联接而成,采用传递矩阵法描述其力学状态量的传递关系。将柔性铰链视为拉伸和弯曲变形的弹性梁,应用材料力学理论建立反映其自振性能的传递矩阵。将杆件视为刚体,采用动量矩定理建立其动力学模型,得到描述振动刚体的传递矩阵。按照柔顺机构的联接形式,将每个元件的传递矩阵进行拼装,得到系统总传递矩阵。总传递方程以柔顺机构的边界点状态矢量为未知变量,矩阵中的元素为机构结构参数和频率的函数。应用边界条件,可得柔顺机构的特征方程,通过求解方程可得系统的固有频率和振型。将外力纳入传递矩阵,建立反映外力激励与系统的关系的扩展传递矩阵以求解系统的频率响应。通过2种常用平面柔顺机构的动态性能分析,结果表明所建立模型的正确性,能精确描述柔顺机构力学传递关系。
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- 关键词：传递矩阵法力学模型动态性能
- 基于有限元法的柔性铰链力学模型和性能分析
- 2014年
- 为了精确描述柔性铰链力学性能，提出一种通用的基于有限元法的力学模型，并基于该模型分析其静态和动态性能．柔性铰链采用欧拉-伯努利梁模拟其力学行为，将其划分为3个三自由度的结点、2个变截面单元．采用最小势能原理建立与柔性铰链结构参数相关的封闭形式刚度矩阵，采用拉格郎日方程建立铰链的质量矩阵和动力学方程．为了验证所推导的力学模型的精确性，与 ANSYS分析结果进行比较分析，两者的结果差值在1.1％-5.6％范围之内，说明理论模型与ANSYS分析结果吻合，所建立的模型能精确反映其静态和动态性能．基于柔性铰链有限元模型，可精确分析铰链参数与其精度和固有频率的关系、应力分布和频率响应，为正圆型柔性铰链应用于柔顺机构设计提供了一种精确的力学模型．
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- 关键词：柔性铰链有限元法力学性能
- 4种柔性铰链的温度效应比较分析被引量：4
- 2016年
- 为了减小温度效应对柔顺机构的影响,比较分析直梁、直圆、椭圆和抛物线型4种典型柔性铰链的温度效应,以便合理选取柔性铰链设计柔顺机构。将柔性铰链划分为2个变截面梁单元,计入温度变化产生的初应变,采用最小势能原理推导出4种柔性铰链的热载荷向量和刚度矩阵,采用拉格郎日方程得出其质量矩阵,得出铰链的力学模型。基于柔性铰链的有限元模型,并以柔顺四杆机构为算例,分别对基于4种柔性铰链的柔顺机构的精度、热应力和热振动进行比较分析,分析结果表明:直圆型铰链的热误差最大,抛物线型次之,椭圆型和直梁型最小;所受热应力由大到小的顺序为直圆、椭圆、抛物线和直梁型铰链;直梁型柔性铰链的热振动谐振频率最小,直圆型和椭圆型次之,抛物线型最大,说明直梁型柔性铰链更容易受动态温度变化影响,但抛物线型在谐振频率处的幅值最大,抛物线型铰链热振动更大。
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- 关键词：柔性铰链有限元法温度效应
- 一种基于柔顺机构的3维微力传感器的敏感元件
- 本发明公开了一种用于微力测量的传感器敏感元件，包括具有对称结构的柔顺UPU支链和球形结构组成，支链采用2对对称的第一正圆形柔性铰链和第二正圆形柔性铰链实现U副，2对对称的悬臂梁并联实现移动副，1对切口方向相反的柔性铰链实...
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- 文献传递
- 基于动态特性的复合桥式微动平台优化设计被引量：18
- 2014年
- 为了实现复合桥式微动平台的精确运动，提出一种基于其动态特性的优化模型并对其结构参数进行优化。采用虚功原理推导出平台的运动、刚度和强度特性模型。采用伪刚体法和Lagrange方程建立平台的动态特性模型。建立的所有模型是以结构参数为变量的封闭形式，为平台优化设计提供理论模型。由理论模型与有限元分析的结果比较分析可知，两者所得的结果误差范围为6．0％-9．3％，表明所推导出的特性模型的正确性和精确性。根据固有频率和放大倍数封闭形式的模型，分析其对结构参数的灵敏度，由此选出对平台动态特性影响较大的优化设计变量。提出一种以平台的动态特性固有频率和放大倍数为目标，铰链强度、输入刚度和几何尺寸为约束的优化模型。结果表明优化后的平台能获得更大的固有频率和放大倍数，说明方案能满足其优化设计要求。
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- 关键词：柔顺机构动态特性优化设计
- 一种新型微操作平台的精确运动控制被引量：8
- 2016年
- 设计一种具有2级放大的高精度微操作平台,建立压电陶瓷驱动的平台动态模型,采用PID控制策略综合平衡其性能。采用杠杆原理设计的2级放大机构,将平台设计为对称结构,提高了其运动精度。采用有限元法和振型截断法建立平台的传递函数,它可等效为一质量-阻尼-弹簧系统。将压电陶瓷驱动器的电气特性等效为RC电路,力学特性等效为具有一定柔度的器件,建立整个系统的开环传递函数和闭环传递函数。以综合平衡系统的动态性能和稳定性为目的设计PID控制器。结果表明,在PID控制器作用下,系统的相位裕度和幅值裕度均增大,提高了系统的稳态性能,但剪切频率减小,降低了系统的快速响应性。同时,系统的调节时间和超调量减小,提高了系统的平稳性。驱动器时间常数对微操作平台动态性能有较大的影响,时间常数选择于0.2 ms附近可以得到较小的调节时间和合适的超调量。
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- 关键词：柔顺机构动态性能PID控制压电驱动器
- 考虑温度效应的精密微动平台力学性能研究
- 精密微动平台广泛应用于生物工程、医疗科学、微机械制造、航空航天等前沿领域。微动平台往往工作于温度变化的环境中，温度变化会使其产生热应力和热变形，降低了平台的精度，所以，考虑温度效应的精密微动平台的力学性能研究具有重要的理...
- 郝亚洲
- 关键词：温度效应力学性能有限元方法稳健设计柔性铰链
- 文献传递
