一、柔性铰链的设计计算（论文文献综述）
李成[1]（2021）在《基于柔顺机构的往复摩擦试验机结构设计与试验研究》文中提出相对运动的摩擦副容易产生高温、变形和磨损,从而影响配合精度,加剧摩擦副的破坏进程,最终导致零部件提前失效。摩擦学主要借助摩擦试验机来研究不同条件下运动副的摩擦磨损失效机理,针对现有往复式摩擦试验机难以实现试验数据的高精度动态采集,基于摩擦学理论、现代测试技术和精密仪器理论,论文设计了一种基于柔顺机构的往复摩擦试验机,开展了结构设计、测控系统设计和试验研究等方面的工作,主要内容如下:（1）采用复数矢量法建立了曲柄滑块机构的封闭矢量位置方程,推导了滑块位置、速度、加速度、传动角、行程速度变化系数和驱动力矩的计算公式,分析了结构参数对机构传动性能的影响。设计了加载结构、摩擦力测量结构和摩擦副类型,最终得到了试验机的整体结构。（2）基于混合柔性铰链的设计思路,结合低应力水平的椭圆型铰链和大柔度的导角型铰链,设计了一种椭圆导角混合柔性铰链。以卡氏第二定理为基础,建立其闭环柔度方程,推导了回转精度的计算公式。讨论了结构参数对柔度、回转精度和柔度精度比的影响。通过定义输出位移与最大应力的比值系数,综合分析了椭圆导角混合柔性铰链的工作性能。（3）推导了柔顺机构的静态刚度,建立了柔顺机构的最大应力模型。根据拉格朗日运动微分方程,建立了柔顺机构的动力学方程,推导了固有频率计算公式。分析了结构参数对静、动力学性能的影响,综合考虑静力学和动力学性能,采用神经网络约束优化算法进行了优化设计,并对优化后的结构进行了仿真和实验研究。（4）分析了摩擦力、电压信号、柔顺机构位移信号三者之间的转换关系,以LabVIEW平台为核心,设计了试验机的登录系统、采集系统和数据存储系统。搭建了试验机的样机实物,进行了双通道信号采集调试,分析了转速和载荷对三种材料摩擦系数的影响,试验研究了材料的磨损性能。图[74]表[10]参[96]
邢向[2]（2021）在《双自由度大行程FTS装置的研制及性能分析》文中研究说明光学自由曲面中的非对称回转曲面所具有其独特的光学性能和设计的自由性,大大简化了光学系统的复杂程度,使之在国防、航空航天等军事领域和民用领域中有均有广泛的应用与需求。在加工光学曲面的诸多方式之中,快速刀具伺服（Fast Tool Servo,以下简称FTS）加工技术因结构简单、加工效率高、表面质量佳等优势在诸多金刚石超精密车削中脱颖而出。结合近年来FTS装置研究前景,本文研制了一种双自由度大行程FTS装置并对其进行性能分析。本文研制的FTS装置,主要创新点在于使用菱形柔性铰链搭建传动结构,菱形结构为平面结构,无Y轴向的附加位移,控制系统得以简化。致动装置选择音圈电机对立挤压柔性铰链,保证加工跟踪精度,减少电机动子质量对装置的惯性作用影响,有效减少系统惯性力。对所研制的FTS装置各部分进行静力学数学建模,建立各组成部分的静力学数学模型,得出装置的传递函数。并使用ANSYS对重点机构进行仿真,得出在仿真条件下的装置各向刚度与固有频率,与理论计算解对比,分析发现设计装置的性能完全能够胜任加工需求。模态分析对工件加工工况进行指导。利于柔度矩阵法和伪刚体法计算求出柔性铰链输出端位移与输入载荷之间的函数关系,可指导后续对刀具轨迹的规划。验证所研制的FTS装置的特性指标,对进行离线性能测试,搭建FTS装置离线测试实验平台,完成测量实验环境噪声干扰、各分向刚度值、阶跃响应测试、分辨率测试和跟踪测试等。测量出研制的FTS装置其Z向刚度为0.1639N/μm,X向刚度为0.276N/μm,Z向阶跃响应上升时间为4.43ms,峰值时间为9.30ms,X向阶跃响应上升时间为3.49ms,峰值时间为5.31ms,两向超调量均为0。Z轴分辨率为0.056μm,X向分辨率为0.052μm。总体跟踪误差为3.6%。对所研制的FTS装置全面合理性全面分析,确保最后的切削实验能够正常进行。搭建自由曲面车削实验系统,分析研制的FTS装置其加工工件的表面形貌特征与表面质量。在进给量为30μm/rec、主轴转速30rec/min加工参数下,加工波长为1mm、幅值5μm的正弦波曲面,通过白光干涉仪观察被加工表面微观形貌。将加工曲面界面进行函数拟合,并计算得出研制的FTS装置加工的表面Sq为0.28188μm,Sa为0.23204μm,研制的FTS加工精度可达到亚微米级精度。试验表明,该装置具备加工光学曲面的能力。
杨智鑫[3]（2021）在《粘滑式压电驱动器初始接触间隙诱导步进特性演变过程与机制研究》文中研究说明高精密化和微型化是现代高尖端科技领域的重要发展方向,因此对作为其中关键技术之一的精密驱动技术的要求也日益增高。传统驱动技术虽易实现大行程、高承载、高速,但其精度很难达到高精尖领域要求的微纳米级,而且难以实现微小型化与轻量化。压电驱动器作为新型精密驱动器,具备精度高、响应快、重量轻、体积小、能耗低、操作稳定、不受电磁干扰等诸多优点,被广泛应用于现代医疗、生物细胞工程、显微操作、超精密加工/装配、精密光学工程等领域。粘滑式压电驱动器以摩擦力作为主要驱动力,通过步进累积的方式,将压电元件微观变形转化为宏观大行程直线或旋转运动。由于其可实现高速、高精度定位,并且具备体积小、加工方便、装配简单等特点,受到研究人员的强烈关注。以往研究主要致力于驱动器的结构创新设计与性能改善,而缺乏对驱动机构与动子间初始接触间隙对驱动器步进特性及输出性能影响的研究。作为以接触和摩擦为主要驱动源的一类驱动器,初始接触间隙势必会对其输出性能产生重要影响。为此,本论文围绕该问题开展工作,着重探究初始接触间隙诱导粘滑式压电驱动器步进特性演变过程与机制。首先,基于粘滑原理设计了一种间隙可调的压电驱动器,分析了其驱动原理、结构组成以及理论单步最大位移。在此基础上,搭建试验系统,测试了其在不同初始接触间隙下的步进特性。结果表明,逐渐增大初始接触间隙,驱动器步进特性中的回退运动逐渐减小,直至消失;继续增大初始接触间隙,发现了与回退运动相反的位移激增新现象。随后通过进一步分析,揭示了步进特性随初始接触间隙演变的机制。基于上述步进特性演变过程与机制,提出了初始接触间隙诱导驱动器驱动模式转变的理论设想。为证实该设想,设计了一种具有杠杆放大结构且初始接触间隙可调的粘滑式压电驱动器,其驱动机构输出端具有一定柔性,接触过程中可产生较大二次变形。对驱动机构进行了理论和有限元仿真分析,在此基础上开展了样机试验,测试了该驱动器在不同初始接触间隙下的步进特性。试验结果证实了初始接触间隙会诱导驱动器驱动模式由寄生运动模式向自变形模式转变。此外,为探究驱动机构输出端柔度是否会进一步加剧初始接触间隙对步进特性及输出性能的影响,在杠杆放大结构输出端引入额外的柔性环节。性能试验结果表明,在相同驱动电压下,增大输出端柔度会提高驱动器的峰值速度,然而降低其自锁性。为探究粘滑式压电驱动器工作在自变形模式时,初始接触间隙对步进特性的影响以及其输出特点,设计了一种完全工作于自变形模式的粘滑式压电驱动器。研制了该驱动器样机,并对其步进特性进行了详尽测试。结果表明,该自变形粘滑式压电驱动器的步进特性同样受初始接触间隙影响,并且该驱动器在施加反向波形的驱动电压时可实现反向驱动。不同初始接触间隙下的步进特性表明,该自变形粘滑式驱动器具备优良的大行程运动稳定性。最后,基于粘滑原理与LuGre摩擦模型,建立了初始接触间隙可调的粘滑式压电驱动器的动力学模型,通过Matlab/Simulink仿真,深入分析了初始接触间隙对粘滑式压电驱动器步进特性与驱动模式的调控作用。仿真结果证实了改变初始接触间隙会对粘滑式压电驱动器的步进特性产生显着影响,同时也可诱导驱动器的驱动模式发生转变,与前述试验结果一致。
王馗沣[4]（2021）在《粘滑压电驱动器的仿生设计与试验研究》文中研究指明精密定位与驱动技术飞速发展,已广泛应用于精密制造、微纳技术、生物工程和计量学等诸多领域。压电驱动器作为精密驱动器的典型代表,具有尺寸小、结构简单、响应快和定位精度高等优点,目前已被广泛应用于精密工程领域的方方面面。粘滑压电驱动器具有结构与控制简单、加工装配方便、工作行程大等诸多优点,是压电驱动器的研究热点。然而,现有粘滑压电驱动器往往采用动子和驱动机构分离的结构,导致其实际输出位移能力受限于动子的尺寸,无法实现较大行程的位移输出,限制了其驱动性能和应用场合。因此,如何开展粘滑压电驱动器的结构创新,进而实现真正的大行程位移输出,仍是亟需学者们研究和解决的问题,也是压电驱动领域的热点和难点。针对该问题,本文着重开展以下研究工作:首先,分析了国内外在压电驱动器领域的研究进展,在此基础上,阐述了论文研究工作的背景与意义。之后,简要介绍了压电驱动技术的相关基础理论,为后续研究工作中压电元件的选型与柔性铰链的设计奠定基础。接着,模仿运动型下肢假肢结构设计了一种柔性驱动机构,并依据寄生运动和粘滑原理设计了一种驱动机构与定子固定的典型的粘滑压电驱动器。通过理论计算,得到柔性驱动机构放大比为2.855,与有限元仿真分析得到的放大比相比,误差仅为1.33%左右。制作了驱动器样机,并在不同驱动频率和驱动电压下测试了该驱动器输出特性。试验结果表明,该驱动器具有稳定性好、速度较高和回退运动较小等特点。进一步,探究了压电叠堆与动子之间的夹角θ对粘滑压电驱动器输出性能的影响。建立了理论分析模型,计算得到了寄生角α与夹角θ的关系。搭建了锁紧力测试系统,保证了试验过程中对应不同夹角θ时柔性驱动机构与动子间的锁紧力一致。然后,在固定的驱动电压（100V）和驱动频率（10Hz）下,测试了夹角θ对驱动器输出性能的影响,并结合理论分析,阐明了影响机制。试验结果表明,当夹角θ为0°时,该驱动器的输出性能最佳。在上述工作的基础上,提出了一种模仿滑滑板运动设计的粘滑压电直线驱动器。该驱动器不同于典型的粘滑压电驱动器,它的导轨作为定子,而其余结构随动子与压电叠堆一起运动。这种布局有利于驱动器实现更大的工作行程。试验结果表明,通过改变驱动电压波形,该驱动器可容易地实现正反向运动,并且其位移与时间呈现了良好的线性关系。该驱动器具有运动速度较高、运动稳定性好、回退运动小和理论上工作行程不受限制等优点。综上,在典型粘滑压电驱动器设计分析基础上,基于寄生运动、粘滑原理以及滑滑板运动过程,提出了一种仿生粘滑压电驱动器。该驱动器相比传统粘滑压电驱动器更易实现大工作行程,同时具有良好的综合输出性能,在生物工程、微纳操作、光学工程和机器人等领域有广泛的应用前景。
张玮钒[5]（2021）在《快速控制反射镜固有频率多目标优化设计研究》文中进行了进一步梳理快速控制反射镜（Fast Steering Mirror,FSM）是一种通过控制反射镜快速、精确的偏转运动实现对光源和目标之间的光束精确调整和稳定的重要部件。FSM具有较小的系统体积、较高的偏转精度和响应速度,跟踪信号能力强,在激光加工设备、星间激光通信等多个重要领域发挥着重要的作用。FSM起源于20世纪80年代,西方发达国家经过多年的研究发展,其FSM系统已经成熟并进入商业化。我国FSM系统发展晚于西方发达国家,但是随着近年来的投入不断加大,我国的FSM系统也得到快速进步,但与西方发达国家还是存在差距。所以,我们需要对更高性能的FSM系统展开研究,为我国的相关领域提供具有完全自主知识产权的高性能FSM系统。本研究以某激光通信实验室测试平台为背景,简单介绍了各国星间激光通信技术特点和发展现状,详细描述了国内外FSM系统的发展历史和产品技术特点,并分析了柔性铰链结构在FSM中的关键作用和柔性铰链的研究进展。通过选择比较,最终对以深切口柔性铰链为偏转部件的FSM系统机械结构展开研究,研究内容包括FSM系统机械结构的总体设计,深切口柔性铰链工作刚度的推导、简化、仿真和实验验证,二自由度柔性支撑系统振型方向刚度计算公式的推导,FSM系统前三阶固有频率计算公式的推导和仿真验证,FSM系统固有频率多目标优化设计,下面分别对以上研究的具体内容进行介绍:通过分析激光通信实验室测试平台的性能要求,确定了FSM系统的反射镜直径、转角范围、转角分辨率、重复定位精度和控制带宽五个主要指标。FSM系统的机械结构由柔性支撑系统、反射镜、隔离板组成,通过柔性铰链的弹性变形实现系统的偏转。通过对常用材料的分析对比,确定了FSM系统结构的材料使用,整个系统体积小,无摩擦,结构紧凑。对不同柔性铰链的构型以及其性能特点进行了对比,分析了运动性能指标,并用柔性铰链的运动范围、运动精度和应力集中三个指标来描述一个柔性铰链的运动性能。通过对不同构型柔性铰链的性能对比,并结合本研究的FSM系统性能要求,确定了采用行程小,运动精度高的深切口柔性铰链作为本研究FSM系统的偏转部件。然后利用能量法和卡氏第二定理,推导了深切口柔性铰链的工作方向刚度理论计算公式,并利用非线性拟合的方法进行了简化。最后利用有限元仿真和实验测试的方法对简化后的理论计算公式进行了验证,证明简化后的刚度计算公式在保证准确性的前提下大大减小了公式的复杂度。快速控制反射镜的控制带宽取决于系统的固有频率。本研究采用降低系统工作方向上的低阶固有频率,提高系统非工作方向上的高阶固有频率的方法提高系统的控制带宽,而系统的固有频率与系统的刚度和负载有关。故本文首先对系统进行模态分析,得出了FSM系统前三阶固有频率的振型方向,并推导了前三阶振型方向的刚度计算公式和系统在前三阶振型方向上的转动惯量计算公式,最终将以上两者结合得到了前三阶固有频率的计算公式,通过有限元仿真对固有频率的理论计算公式进行了验证。然后,对固有频率中的四个结构参数进行了敏感性分析,证明了将反射镜厚度纳入优化计算的合理性和必要性。最后,利用NSGA-II算法,进行了求一、二阶固有频率最小,三阶固有频率最大的多目标优化计算,得出了Pareto解,并通过相对排序法从Pareto解中选择出了本研究所需要的最优解。通过有限元仿真分析对比可以得出优化后的结构相较于优化前一、二阶固有频率下降7.8%和7.11%,三阶固有频率提高了139.8%。证明了优化计算的有效性。本研究的结果可以有效提高FSM系统的控制带宽,为FSM系统的研制以及配套的FSM控制系统的研究提供理论基础和设计方案。
李世斌[6]（2021）在《基于椭圆振动切削颗粒的不锈钢多孔材料制备技术研究》文中研究指明烧结不锈钢多孔材料诞生于上个世纪初期,因其兼具有多孔材料的优异轻质性、透过性、毛细性能和不锈钢材料的高强度、稳定性、耐腐蚀性和导电导热性能等优势,是在本世纪新型材料的研究领域中取得高速进步的一位特殊成员。然而由于不锈钢材料的硬度较高、机械加工难度大,现有的烧结不锈钢多孔材料主要以化学还原法制备的球状金属粉末为原料烧结而成,难以在保持较高孔隙率的同时保证材料的高强度,一定程度上限制了其应用和发展。而椭圆振动切削技术（Elliptical Vibration Cutting,EVC）是针对于黑色金属和脆硬性材料的一种新型加工方式,可以用于制取微米级的切屑颗粒,因此本文基于对椭圆振动车削技术过程中产生的切屑颗粒的研究,提出了一种大孔隙比、高强度的新型烧结不锈钢多孔材料制备技术。本研究中首先重点基于柔性机构的动力学建模和刚度计算研制了一套基于压电叠堆驱动、由位移传感器动态监测补偿的高精度二维椭圆振动切削系统,包括装置的整体设计和柔性铰链的尺寸设计计算。并通过有限元软件对装置模型进行了仿真分析,搭建测试系统对装置的静态刚度、固有频率、阶跃响应、正弦响应以及椭圆轨迹合成性能进行了测试,以保证装置性能可以满足切削实验的需求。其次,建立输入信号对刀尖的椭圆振动轨迹数学模型,分析微切屑颗粒的制备条件,推导切屑颗粒在不同平面的厚度公式,以获取各切削参数的合理选用范围。将设计完成的椭圆振动机构安装在精密数控机床上,用以在奥氏体不锈钢棒料端面切削,获取微米级大小的具有丰富微观结构的奥氏体不锈钢微切屑颗粒,通过多组对比实验探究振动频率、名义切深、进给量以及主轴转速等主要切削参数对微切屑颗粒表面微观形态的影响,获得了一组最佳的切削参数用于加工可用于烧结不锈钢多孔材料的微切屑颗粒。最后,设计制作了一套压片模具将制备好的微切屑颗粒在压力机下模压出成型压坯,将模压后获得的压坯在真空环境中采用阶梯升温法开展烧结实验,微切屑颗粒表面的微观结构在烧结过程中有利于颗粒间的烧结颈与细小孔隙的形成,从而能获得一种兼具有大孔隙率和较高强度的特点新型微切屑颗粒烧结不锈钢多孔材料（Micro Chip Particles-Sintered Stainless Steel Porous Material,MCP-SSSPM）。设计不同的实验对制备出的MCP-SSSPM样品的孔隙率、抗压强度和可加工性能进行了测试,多孔材料的孔隙率达到了36%的同时抗压强度达到了82MPa,同时也具有较好的可加工性能,被加工表面不易发生断裂掉渣,对刀具的磨损也较低。这些性能特点有利于其应用于如齿轮传动等轻载机械传动场合,提高机械结构的减振润滑性能。
冉兵[7]（2021）在《大口径压电倾斜镜的反作用力分析及补偿研究》文中提出大口径高谐振频率压电快速倾斜镜（Piezoelectric fast steering mirror,PFSM）在成为快速倾斜镜（Fast steering mirror,FSM）的重要发展方向时,面临一些亟待解决的技术难题。譬如随着通光口径和谐振频率的提高,PFSM底座输出的反作用力会与光学平台有效光学元件形成耦合动态干扰,限制自适应光学系统的光束稳定精度和倾斜像差校正能力。论文从传统四点驱动布局PFSM的工作原理出发,提出了PFSM反作用力特性分析的机械-压电耦合模型,并结合逆压电效应和机械动力学平衡关系,建立了PFSM动态反作用力的耦合数理方程。论文分析了PFSM反作用力的产生机理,设计出基于牛顿第三定律的PFSM反作用力补偿系统,建立了PFSM反作用力完全补偿消除的动态平衡条件。为厘清大口径PFSM反作用力补偿系统的研究思路,论文以PFSM反作用力动态特性分析到反作用力补偿实验测试研究为主线,从单PFSM分析到配备反作用力补偿系统PFSM研制的逐步深入方式,从以下几个方面展开研究工作。论文首先开展了大口径PFSM输出反作用力对光学平台有效元件的动态耦合干扰研究,为大口径PFSM反作用力特性分析和补偿消除的重要意义提供数据支撑。论文分析了PFSM基本元件组成、光束稳定调整原理、动力学模型和反作用力产生机理。采用数值仿真方法,验证了PFSM输出反作用力对光学平台上不同位置有效元件引起的抖动干扰,幅值和频率都不尽相同。以经典控制算法对PFSM反作用力引起的光束抖动进行抑制,实验结果表明很难抑制PFSM反作用力对自适应光学系统引起的耦合抖动干扰。随后,论文开展了大口径PFSM反作用力动态特性研究,为反作用力补偿消除系统设计提供参考和依据。论文首先将柔性铰链等效为弹簧-阻尼-质量系统,建立了PFSM反作用力特性分析的机械-压电耦合模型。然后,基于拉格朗日和压电本构方程,从理论上推导了PFSM反作用力的耦合数理关系模型,深入讨论了PFSM反作用力与其内部元件和驱动电压参数的耦合关系特性。随后,提出了基于压电耦合理论和基于多体系统刚柔耦合动力学的反作用力分析方法,分别就三款大口径（Φ250mm,Φ320mm和Φ400mm）PFSM反作用力和偏转角行程与驱动电压幅值、驱动电压频率及中心柔性铰链等效刚度之间的耦合关系展开研究,验证了反作用力耦合数理模型建立的正确性。最后,对比两种反作用力分析方法,基于压电耦合理论的分析方法获取反作用力数据更准确,可以更好的反应大口径PFSM反作用力特性。然后,论文在大口径PFSM反作用力动态特性和分析方法研究的基础上,开展了大口径PFSM反作用力补偿消除系统的研究。论文首先分析了PFSM反作用力的产生机理,设计出基于牛顿第三定律的PFSM反作用力补偿结构。然后,论文开展了所设计PFSM反作用力补偿结构的动态平衡条件研究,从理论上推导并建立了基于牛顿第二定律偏转平衡方程的反作用力完全补偿消除的动态平衡关系模型。随后,基于压电耦合理论的反作用力数值分析显示,PFSM反作用力补偿系统的反作用力消除比率最高可达99%,表明了所设计反作用力补偿系统的有效性和所建立动态平衡条件的正确性。最后,论文初步探索了PFSM堆叠式压电驱动器横向剪切应力和纵向拉伸应力与驱动器顶部柔性转接铰链的等效抗弯刚度、驱动电压频率和幅值之间的关系,表明优化设计驱动器顶部柔性铰链抗弯刚度可有效避免压电驱动器发生断裂损坏。最后,论文研制了一款配备反作用力补偿系统的320mm口径PFSM,并搭建了PFSM性能指标和反作用力测试平台,实验测试反作用力的消除比例可达90.45%,证实了PFSM反作用力补偿系统的有效性。论文研究结果表明,为大口径PFSM配备反作用力补偿系统是消除PFSM反作用力、避免PFSM输出反作用力对光学平台有效元件造成耦合干扰的有效途径。
杨光远[8]（2021）在《柔性超声振动辅助加工系统的设计及实验研究》文中进行了进一步梳理光学镜片、大型反射镜、精密轴承、仿生骨骼、涡轮机叶片、半导体器件等多种关键零部件影响着国民生活、国防事业与科技发展。提高核心零部件制造能力的关键在于提高技术与装备能力。以超声技术与磁流变技术为代表的先进加工技术与多种学科进行融合,分别在一定程度上提高了零件的表面精度与加工效率。超声加工技术具有高频冲击与断续切削特性,不仅能改善工件表面质量,还能改变其应力分布与减少热量产生。超声振动加工技术常用于刚性接触加工,在进行确定性抛光时求解力位耦合问题较难。因此本文主要关注在柔性控制方案下,超声振动辅助旋转加工技术的可行性,设计并制造了一套柔性超声振动加工装置,实现了垂直于端面的超声振动辅助旋转加工功能,开发控制程序,分别从理论与实验方面研究与证明了方案的可行性与装置的可靠性。（1）进行了工具系统的设计、分析与制造标定工作:应用小变形的欧拉伯努利梁理论建立不同典型圆锥曲线切口柔性铰链的柔度系数矩阵方程。应用弹性力学、塑性力学与断裂力学知识与有限元计算方法对装置结构件进行强度校核与模态分析,验证装置的结构可靠性。通过实验测试标定不同柔性铰链在不同超声电源输出下的振动输出大小。搭建气动系统的电气回路,标定关键元器件的输出精度,求得传感器输出补偿常数。（2）搭建了工具系统的控制程序:通过MATLAB/Simulink中的RTW平台建立控制系统与上位机的信道,设计一定脉冲移位周期与幅值的M序列输入信号辨识气动系统模型,获得气动系统的二阶传递函数表达式。使用遗传算法对所搭建的PID控制器进行优化,编写适用于二阶系统的控制器参数优化用户程序,简化参数整定流程。搭建了具有参数自动修正功能的自适应控制器,其可实时调整参数以适应不同工作状态。最后在不同输入信号下对比验证不同控制器的输出性能。（3）建立了材料去除模型与三维有限元仿真模型:推导超声振动与传统加工下的单磨粒去除几何模型,分析超声振动下的材料去除量与传统加工去除量的差别。使用有限元数值计算软件建立磨粒切削铝合金工件的有限元模型,以单因素试验法模拟传统加工与超声振动在不同工艺参数下的切削力,材料去除量,应力与温度变化规律。以Preston方程为基础分析柱形抛光头分别在具有轴向振动与无振动的情况下的理想去除函数。（4）使用工具系统完成了多组去除实验研究:验证工具系统的稳定性与可靠性,分析传统与超声振动加工方式之间的差异性。使用工具系统将铝合金工件的表面粗糙度降为10nm以下,进行单磨粒的低速刻划实验,从力学行为,切屑流动与去除深度等方面分析超声振动辅助刻划与传统刻划之间差异性。以单因素实验法分析一定压力下超声振动磨削与传统磨削的材料去除量以及去除量受工艺参数的影响规律及显着程度。以正交试验法分别展开红刚玉与羊毛工具头对铝合金工件的磨削与抛光实验,以田口分析法分析超声振动对不同工具头所加工工件的表面质量影响。
张良鑫[9]（2021）在《双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器研究》文中提出边坡变形是边坡破坏的一个重要特征,常引发滑动或崩塌破坏,给人民生命财产带来巨大损失。为了能够揭示边坡变形程度和边坡破坏的内部机制以及潜在的变形趋势,达到避免或减轻地质灾害的目的,需对边坡的位移进行安全监测。随着边坡监测技术发展对位移传感器自身的要求也越来越高,传统的位移传感器在抗雷击干扰和实时可靠性等方面存在不足,且传输距离受到限制。近年来作为新型传感技术的光纤布拉格光栅传感技术不断发展,基于该技术制造的温度、应力、位移等传感器因具有抗电磁干扰、易于复用和组网、远程监测等优势取得了良好的工程应用效果。提供可靠稳定的传感器是边坡安全监测的根本,本文使用有限元分析优化方法,设计了一种基于双曲线型柔性铰链结构光纤布拉格光栅位移传感器。本文主要研究工作如下:1.分析现有的光纤光栅位移传感器,针对悬臂梁作为传感结构时带来的机械摩擦、运动灵敏度低的问题,基于三角放大原理设计了一种双曲线型柔性铰链结构。通过给定切口长度与切割厚度的比值,对四种对称柔性铰链结构进行有限元数值分析,得出切割厚度和拉伸刚度及旋转刚度的影响关系,进一步计算出刚度比和结构参数的变化关系,结果表明双曲线柔性铰链与其他铰链结构相比更易产生轴向线位移,进而能产生较大的放大增益和更高的灵敏度,所以选择双曲线型柔性铰链结构来进行位移传感器的设计。2.优化双曲线型柔性铰链结构尺寸参数,设计光纤光栅位移传感器。通过改变切口长度与切割厚度比值的大小计算出双曲线型柔性铰链结构的输出位移和最大应力,根据放大性能和许用安全应力约束等条件合理选取双曲线型柔性铰链结构的几何尺寸,将确定尺寸的结构进行有限元分析,计算放大增益结果与有限元仿真分析的结果误差率为6.7%,基于结构参数与刚度比所设计的双曲线型柔性铰链结构及优化是可行且正确的。结合边坡位移监测环境的特殊性,进一步设计并完善传感器的其他部件,研制了传感器原型。3.搭建传感器测试平台,对传感器开展全面性能测试。选用光敏胶和两点式安装方法安装光纤布拉格光栅元件以保证光纤光栅解调的稳定性,为了验证位移传感器在实际位移测量中的灵敏度性能,首先,对传感器进行了温度补偿测试实验,消除了温度对测量结构的影响,进一步搭建了光纤光栅位移传感器位移测试平台,平台包括了AQ-6370D光谱仪、宽带光源和数据采集卡。对位移传感器开展位移性能测试,实验测试数据分析结果表明:传感器在0～50mm的量程中,其灵敏度为24.45pm/mm,线性度为0.53%,具备良好的微位移测量能力;重复性误差和迟滞误差分别为1.1%和0.659%,满足边坡安全监测对位移变形测量的精度和长期稳定性要求。
李瑞奇[10]（2021）在《倒圆角弹片式柔性铰链非线性变形分析、优化与应用》文中提出随着消费电子的快速增长,微电子制造行业已经成为了新的经济增长点,但我国的微电子制造设备技术远落后于发达国家。高速精密定位系统是微电子制造过程中,如晶元制造,芯片加工,封装等关键工序所需加工设备的核心部件之一。宏微复合平台是目前最常用的解决行程和定位精度之间矛盾的方案,但层叠式的宏微复合系统存在微驱动饱和、切换过程耦合严重,定位效率低等问题,且需要宏微两套驱动控制系统,制造误差和定位误差都会叠加,且成本高。为克服这些问题,本课题组融合长行程高速直线平台与柔性铰链弹性变形纳米平台,发明了单驱动刚柔耦合运动平台,采用柔性铰链弹性变形补偿导轨摩擦死区,大幅的提高了平台的定位精度。这种宏微复合方式对于微动平台的设计提出了新的要求,为了柔性铰链结构的优化设计,特别是频率约束下的拓扑参数同时优化,需要建立其近似解析模型。本文主要针对目前微动平台设计中存在的应力集中效应,以及大行程柔顺机构在约束度方向刚度较低等问题,对倒圆角弹片式铰链在中等变形时的非线性特性进行了理论研究,建立了具有高约束度方向刚度的导向机构的设计方法及相应的拓扑和尺寸参数同时优化算法,并利用柔性铰链的非线性特性对刚度可调微动平台进行了研究。首先,对固定-自由及固定-导向约束下的倒圆角弹片式铰链在平面内的非线性变形进行了研究,推导了其解析公式,并通过非线性有限元仿真和实验测试验证了计算公式的准确性。通过相同优化模型的设计实例,对于倒圆角弹片式铰链在改善应力方向的有效性进行了验证,结果显示在相同的驱动刚度,固有频率及承载刚度下,倒圆角弹片式铰链的设计将直梁型柔性铰链设计的最大应力降低了 33%。对倒圆角弹片铰链的屈曲变形进行了研究,给出了其临界屈曲载荷计算公式。通过倒圆角弹片式铰链的应变能计算公式,建立了多杆平行四边形柔顺机构的设计方法,并通过有限元仿真验证了该方法的准确性。其次,利用正交分布的倒圆角弹片式铰链和混合弹片式铰链设计了一种可以增强约束度方向刚度的导向机构。对倒圆角弹片式铰链和混合弹片式铰链在驱动方向的非线性变形进行了理论分析,并利用小变形理论对两种柔性铰链在约束度方向的刚度公式进行了推导。通过导向机构的刚度矩阵,最大应力计算公式及频率计算公式建立了其优化设计模型,通过与常规导向机构的优化结果进行对比说明了新机构在提高约束度方向刚度的有效性,并通过实验测试对其进行了验证。然后,利用倒圆角弹片式铰链的非线性特性设计了一种刚度可调的微动平台,用于消除由于模型误差和加工误差导致的实际性能与设计性能之间的偏差。为了简化设计过程,给出了直圆切口式柔性铰链和倒圆角弹片式铰链的静态刚度简化公式。通过考虑刚性杆和调节机构的变形建立了微动平台精确的刚度和位移放大系数计算模型,并利用倒圆角弹片式铰链的非线性特性建立了平台的刚度频率调节模型以及最大应力计算模型。最后通过有限元仿真和实验测试,对微动平台设计模型的准确性和调节性能进行了验证。最后,为实现大行程,快速响应及更好的抗干扰能力,进一步完善了导向机构的优化设计模型,采用自适应罚函数法对优化模型中的非线性约束进行处理,并利用差分进化算法对优化问题进行求解,建立了对拓扑和几何参数进行同时优化的算法。提出了一种新的柔性铰链布局方案,用于进一步提高机构的抗扭转刚度。利用新的优化设计模型对导向机构进行了重新设计,结果显示新的优化模型能够提供更为紧凑的结构设计,并获得更大的固有频率。
二、柔性铰链的设计计算（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、柔性铰链的设计计算（论文提纲范文）
（1）基于柔顺机构的往复摩擦试验机结构设计与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与课题来源 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 课题来源 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 摩擦磨损试验机研究现状 |
| 1.2.2 往复式摩擦试验机研究现状 |
| 1.2.3 摩擦磨损试验机发展趋势 |
| 1.2.4 柔性铰链与柔顺机构研究现状 |
| 1.3 研究难点及解决思路 |
| 1.4 研究目的与内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 2 往复摩擦试验机测量原理及结构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 摩擦系数的测量原理 |
| 2.3 试验参数对摩擦系数的影响 |
| 2.3.1 摩擦载荷对摩擦系数的影响 |
| 2.3.2 滑动速度对摩擦系数的影响 |
| 2.3.3 温度对摩擦系数的影响 |
| 2.4 往复摩擦试验机结构设计 |
| 2.4.1 试验机技术指标 |
| 2.4.2 传动结构设计 |
| 2.4.3 加载结构设计 |
| 2.4.4 测量结构设计 |
| 2.4.5 摩擦副类型设计 |
| 2.5 试验机整体结构 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 椭圆导角混合柔性铰链的设计计算与性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 典型柔性铰链的柔度与应力分析 |
| 3.2.1 柔性铰链的分类 |
| 3.2.2 柔性铰链的性能指标 |
| 3.2.3 典型柔性铰链的柔度分析 |
| 3.2.4 典型柔性铰链的应力分析 |
| 3.3 椭圆导角混合柔性铰链的设计计算 |
| 3.3.1 椭圆导角混合柔性铰链的柔度 |
| 3.3.2 椭圆导角混合柔性铰链的回转精度 |
| 3.3.3 柔度与回转精度的算例验证 |
| 3.4 椭圆导角混合柔性铰链的性能分析 |
| 3.4.1 结构参数对柔度的影响 |
| 3.4.2 结构参数对回转精度的影响 |
| 3.4.3 结构参数对柔度精度比的影响 |
| 3.4.4 混合柔性铰链的性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 柔顺机构的静动力学建模与优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔顺机构的静力学模型 |
| 4.2.1 输出位移模型 |
| 4.2.2 最大应力模型 |
| 4.2.3 有限元分析 |
| 4.3 柔顺机构的动力学模型 |
| 4.3.1 动力学方程 |
| 4.3.2 固有频率 |
| 4.4 结构参数对柔顺机构性能的影响 |
| 4.4.1 结构参数对静、动力学性能的影响 |
| 4.4.2 结构参数对最大应力的影响 |
| 4.5 柔顺机构的优化设计 |
| 4.5.1 设计变量和目标函数的建立 |
| 4.5.2 约束条件 |
| 4.5.3 优化结果 |
| 4.6 柔顺机构传动特性的仿真与实验研究 |
| 4.6.1 静力学仿真 |
| 4.6.2 模态分析 |
| 4.6.3 动力学仿真 |
| 4.6.4 疲劳寿命仿真 |
| 4.6.5 实验研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 试验机测控系统设计与试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验机驱动系统设计 |
| 5.2.1 硬件设备 |
| 5.2.2 软件系统 |
| 5.3 信号采集系统设计 |
| 5.3.1 硬件系统搭建 |
| 5.3.2 安全登录系统设计 |
| 5.3.3 信号采集系统设计 |
| 5.4 试验机样机搭建与测试 |
| 5.4.1 试验机样机搭建 |
| 5.4.2 信号采集测试 |
| 5.5 平面副摩擦磨损试验研究 |
| 5.5.1 转速对摩擦系数的影响研究 |
| 5.5.2 载荷对摩擦系数的影响研究 |
| 5.5.3 磨损试验研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（2）双自由度大行程FTS装置的研制及性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究目的及内容 |
| 1.4 本文的组织结构 |
| 第2章 FTS装置总体设计与布局 |
| 2.1 FTS装置各组成部分选型 |
| 2.1.1 金刚石刀具 |
| 2.1.2 FTS致动装置 |
| 2.1.3 FTS位移检测装置 |
| 2.2 FTS装置总体结构设计 |
| 2.2.1 FTS装置设计原则 |
| 2.2.2 FTS装置工作原理 |
| 2.2.3 FTS装置的总体布局 |
| 2.2.4 FTS装置组成部分与装配 |
| 2.3 柔性铰链 |
| 2.3.1 柔性铰链设计 |
| 2.3.2 柔性铰链校核 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 FTS装置的数学建模与仿真 |
| 3.1 音圈电机的数学建模 |
| 3.1.1 音圈电机电平衡方程 |
| 3.1.2 音圈电机的力平衡方程 |
| 3.2 柔性铰链的建模与装置运动路径分析 |
| 3.2.1 柔性铰链的柔性矩阵建模 |
| 3.2.2 柔度矩阵法下刀具轨迹的分析 |
| 3.2.3 伪刚体法下运动轨迹的分析 |
| 3.3 FTS装置的仿真 |
| 3.3.1 FTS装置模型建立 |
| 3.3.2 装置刚度仿真 |
| 3.3.3 装置应力仿真 |
| 3.3.4 铰链部分模态分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 FTS装置性能测试与切削实验 |
| 4.1 FTS装置性能测试系统及环境 |
| 4.2 FTS装置性能测试 |
| 4.2.1 FTS装置的刚度测试 |
| 4.2.2 FTS装置的阶跃响应测试 |
| 4.2.3 FTS装置的分辨率测试 |
| 4.2.4 FTS装置的跟踪测试 |
| 4.3 FTS装置自由曲面切削实验 |
| 4.3.1 实验平台的搭建 |
| 4.3.2 实验原理 |
| 4.3.3 切削工件表面形貌特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）粘滑式压电驱动器初始接触间隙诱导步进特性演变过程与机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 压电驱动器概述 |
| 1.2.1 压电驱动器的应用场合 |
| 1.2.2 压电驱动器分类 |
| 1.3 粘滑式压电驱动器国内外研究现状 |
| 1.3.1 常规粘滑式驱动器 |
| 1.3.2 运动模式及结构改良方面 |
| 1.3.3 输出性能改善方面 |
| 1.3.4 动力学建模方面 |
| 1.3.5 研究现状简析 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第2章 初始接触间隙对输出性能的影响研究 |
| 2.1 粘滑式压电驱动器的步进特性 |
| 2.2 具有弧状柔性铰链机构的压电驱动器结构设计 |
| 2.3 驱动过程及计算 |
| 2.3.1 驱动过程 |
| 2.3.2 弧状柔性铰链机构理论计算与分析 |
| 2.4 弧状柔性铰链机构有限元仿真分析 |
| 2.5 试验与结果分析 |
| 2.5.1 试验系统 |
| 2.5.2 弧状柔性铰链机构的固有频率 |
| 2.5.3 初始接触间隙对步进特性的影响 |
| 2.5.4 回退运动抑制原理分析 |
| 2.5.5 输出性能随电压、频率与负载的演变 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 初始接触间隙诱导驱动模式转变研究 |
| 3.1 初始接触间隙诱导驱动模式转变原理 |
| 3.2 具有杠杆放大结构压电驱动器的结构设计及相关计算 |
| 3.2.1 驱动器的结构 |
| 3.2.2 柔性铰链柔度分析 |
| 3.2.3 柔性铰链机构输出性能的理论计算 |
| 3.3 杠杆放大结构有限元仿真分析 |
| 3.4 试验与结果分析 |
| 3.4.1 试验系统 |
| 3.4.2 固有频率 |
| 3.4.3 初始接触间隙诱导驱动模式转变 |
| 3.4.4 自变形模式下的输出性能 |
| 3.5 不同输出端柔性下的步进特性试验研究 |
| 3.5.1 局部变形柔性铰链机构压电驱动器结构设计及驱动方式 |
| 3.5.2 引入柔性环节后的驱动过程 |
| 3.5.3 单步最大位移S及柔性环节柔度理论计算 |
| 3.5.4 试验与讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于粘滑原理自变形模式步进特性及输出性能研究 |
| 4.1 弧状纯自变形粘滑式压电驱动器结构组成 |
| 4.2 驱动过程 |
| 4.3 弧状自变形机构的设计及计算 |
| 4.4 弧状自变形机构有限元仿真分析 |
| 4.5 试验与结果分析 |
| 4.5.1 试验系统 |
| 4.5.2 初始接触间隙对自变形模式下步进特性的影响 |
| 4.5.3 步进特性随电压、频率与负载的演变 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 初始接触间隙调控步进特性的动力学建模与仿真 |
| 5.1 压电叠堆的动力学模型 |
| 5.2 初始接触间隙诱导驱动模式转变过程的动力学仿真 |
| 5.2.1 粘滑式压电驱动器动力学模型 |
| 5.2.2 接触模块 |
| 5.2.3 摩擦模块 |
| 5.2.4 Simulink仿真流程及结果 |
| 5.3 纯自变形模式驱动的动力学仿真 |
| 5.3.1 弧状自变形粘滑式压电驱动器动力学模型 |
| 5.3.2 接触模块 |
| 5.3.3 摩擦模块 |
| 5.3.4 Simulink仿真及结果 |
| 5.4 本章小节 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）粘滑压电驱动器的仿生设计与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 压电驱动器的国内外研究现状 |
| 1.2.1 直动压电驱动器 |
| 1.2.2 超声压电驱动器 |
| 1.2.3 尺蠖压电驱动器 |
| 1.2.4 冲击压电驱动器 |
| 1.2.5 粘滑压电驱动器 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 压电驱动技术基础理论 |
| 2.1 压电效应 |
| 2.2 压电材料 |
| 2.2.1 无机压电材料 |
| 2.2.2 有机压电材料 |
| 2.3 柔性铰链 |
| 2.3.1 柔性铰链的分类 |
| 2.3.2 柔性铰链的计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 典型粘滑压电驱动器的结构设计与试验研究 |
| 3.1 驱动器结构设计和运动原理 |
| 3.2 驱动机构理论计算分析 |
| 3.3 驱动机构有限元仿真分析 |
| 3.3.1 静力学分析 |
| 3.3.2 模态分析 |
| 3.4 驱动器输出特性测试 |
| 3.4.1 试验系统 |
| 3.4.2 输出特性与驱动频率的关系 |
| 3.4.3 输出特性与驱动电压的关系 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 角度对粘滑压电驱动器输出性能的影响 |
| 4.1 常见驱动器空间布局分析 |
| 4.2 理论计算分析 |
| 4.3 角度对输出性能的影响 |
| 4.3.1 锁紧力测试系统 |
| 4.3.2 在不同角度下输出性能对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 模仿滑滑板运动设计的粘滑压电驱动器研究 |
| 5.1 驱动器结构设计 |
| 5.2 驱动器运动原理 |
| 5.2.1 滑滑板运动的运动原理 |
| 5.2.2 驱动器的运动原理 |
| 5.2.3 理论计算和仿真分析 |
| 5.3 驱动器输出特性测试 |
| 5.3.1 试验系统 |
| 5.3.2 驱动频率对输出特性的影响 |
| 5.3.3 驱动电压对输出特性的影响 |
| 5.3.4 负载对输出特性的影响 |
| 5.3.5 分辨率测试 |
| 5.4 与现有驱动器的性能比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读硕士期间学术成果 |
| 致谢 |
（5）快速控制反射镜固有频率多目标优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 快速控制反射镜系统研究进展 |
| 1.2.1 国内FSM系统研究进展 |
| 1.2.2 国外FSM系统研究进展 |
| 1.3 柔性铰链研究现状 |
| 1.4 待解决的问题 |
| 1.5 本文研究内容和章节安排 |
| 第2章 快速控制反射镜结构总体设计 |
| 2.1 FSM系统总体指标 |
| 2.2 FSM系统结构模型以及组成 |
| 2.3 FSM系统部件材料选择 |
| 2.3.1 反射镜材料选择 |
| 2.3.2 隔离板材料选择 |
| 2.3.3 柔性支撑系统材料选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 单自由度深切口柔性铰链刚度公式推导 |
| 3.1 常见柔性铰链的构型和性能分析 |
| 3.1.1 常见柔性铰链的构型 |
| 3.1.2 柔性铰链的运动性能指标 |
| 3.2 深切口柔性铰链工作柔度公式推导和简化 |
| 3.2.1 深切口柔性铰链工作柔度理论计算公式推导 |
| 3.2.2 深切口柔性铰链工作柔度计算公式拟合简化 |
| 3.3 有限元仿真验证以及实验验证 |
| 3.3.1 有限元仿真验证 |
| 3.3.2 实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 FSM系统固有频率多目标优化设计 |
| 4.1 FSM系统控制带宽分析 |
| 4.2 FSM系统固有频率计算公式推导 |
| 4.2.1 柔性支撑系统偏转刚度推导 |
| 4.2.2 柔性支撑系统转动惯量计算公式推导 |
| 4.3 固有频率理论计算公式有限元仿真验证 |
| 4.4 FSM系统固有频率相关结构参数敏感性分析 |
| 4.5 固有频率多目标优化设计 |
| 4.5.1 目标函数 |
| 4.5.2 限制条件 |
| 4.5.3 优化计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）基于椭圆振动切削颗粒的不锈钢多孔材料制备技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 烧结不锈钢粉末型多孔材料的研究现状 |
| 1.2.2 烧结不锈钢纤维型多孔材料的研究现状 |
| 1.2.3 椭圆振动切削的研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 本文组织结构 |
| 第2章 切削装置的研制及性能测试 |
| 2.1 切削装置整体设计 |
| 2.2 柔性铰链的设计 |
| 2.3 切削装置动力学模型 |
| 2.4 切削装置的有限元分析 |
| 2.4.1 静力学分析 |
| 2.4.2 模态分析 |
| 2.5 切削装置的性能测试 |
| 2.5.1 静态刚度测试 |
| 2.5.2 固有频率测试 |
| 2.5.3 阶跃响应测试 |
| 2.5.4 正弦响应测试 |
| 2.5.5 椭圆轨迹合成 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 微切屑颗粒的制备实验与分析 |
| 3.1 切削轨迹规划及参数选取 |
| 3.1.1 刀尖轨迹 |
| 3.1.2 切削参数的选取 |
| 3.2 颗粒切削实验 |
| 3.3 实验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 多孔材料的模压成型与烧结 |
| 4.1 模压与烧结实验 |
| 4.1.1 实验准备 |
| 4.1.2 MCP-SSSPM样品的制取 |
| 4.2 多孔材料样品的微观形貌 |
| 4.3 主要性能的测试 |
| 4.3.1 孔隙率测试 |
| 4.3.2 抗压强度 |
| 4.3.3 可加工性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 一、作者简介 |
| 二、主要研究成果 |
| 致谢 |
（7）大口径压电倾斜镜的反作用力分析及补偿研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 自适应光学系统及工作原理 |
| 1.2.1 波前校正器 |
| 1.2.2 波前像差 |
| 1.3 大口径快速倾斜镜的研究发展现状 |
| 1.4 快速倾斜镜反作用力分析及补偿技术研究现状 |
| 1.5 大口径PFSM反作用力补偿面临的技术难题 |
| 1.6 课题研究内容及论文结构 |
| 第2章 大口径PFSM反作用力产生机理及耦合干扰研究 |
| 2.1 大口径PFSM基本组成 |
| 2.1.1 PFSM反射镜 |
| 2.1.2 压电陶瓷驱动器 |
| 2.1.3 柔性支撑铰链 |
| 2.1.4 PFSM基座 |
| 2.2 PFSM波前畸变校正原理和动力学模型 |
| 2.2.1 PFSM波前整体倾斜校正原理 |
| 2.2.2 PFSM光束稳定调整原理 |
| 2.2.3 PFSM动力学模型 |
| 2.3 PFSM反作用力产生机理 |
| 2.4 PFSM反作用力对AO系统的耦合动态干扰 |
| 2.4.1 反作用力对AO系统的耦合干扰分析 |
| 2.4.2 反作用力对AO系统的耦合干扰测试 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 PFSM动态反作用力耦合数理模型的建立与分析 |
| 3.1 PFSM反作用力耦合模型的简化 |
| 3.2 PFSM反作用力耦合数学模型的建立 |
| 3.3 基于压电耦合理论的PFSM反作用力分析 |
| 3.3.1 PZT材料的逆压电效应 |
| 3.3.2 压电耦合理论的本构方程模型 |
| 3.3.3 PFSM的反作用力特性分析 |
| 3.4 基于多体系统刚柔耦合理论的PFSM反作用力分析 |
| 3.4.1 PFSM多体系统刚柔耦合分析的基本理论 |
| 3.4.2 PFSM多体系统刚柔耦合动力学求解模型的建立 |
| 3.4.3 PFSM多体系统刚柔耦合动力学特性分析 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 PFSM反作用力补偿系统设计与分析 |
| 4.1 四点驱动PFSM的布局分析 |
| 4.2 PFSM反作用力补偿结构设计及原理分析 |
| 4.2.1 PFSM的反作用力补偿消除结构设计 |
| 4.2.2 PFSM的反作用力补偿消除原理 |
| 4.3 PFSM反作用力补偿消除平衡关系模型的建立 |
| 4.4 PFSM动态反作用力的补偿消除分析 |
| 4.5 堆叠式PZT驱动器动态应力分析 |
| 4.5.1 堆叠式PZT驱动器动态受弯应力模型 |
| 4.5.2 堆叠式PZT驱动器动态受弯应力分析 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 大口径PFSM反作用力实验研究 |
| 5.1 实验测试方案设计 |
| 5.2 PFSM性能指标的实验研究 |
| 5.2.1 PFSM偏转角行程的实验研究 |
| 5.2.2 PFSM机械谐振频率的实验研究 |
| 5.3 PFSM反作用力及补偿消除的实验研究 |
| 5.3.1 PFSM反作用力特性的实验研究 |
| 5.3.2 PFSM反作用力补偿消除的实验研究 |
| 5.4 总结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文的主要研究内容 |
| 6.2 创新工作总结 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）柔性超声振动辅助加工系统的设计及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 超声振动辅助加工技术研究进展 |
| 1.3 超声振动辅助加工装置研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 柔性超声振动加工装置设计 |
| 2.1 装置结构及工作原理 |
| 2.1.1 装置系统结构及硬件组成 |
| 2.1.2 装置工作原理 |
| 2.2 双超声激励工具头的运动轨迹 |
| 2.3 超声振动装置研究 |
| 2.3.1 单轴典型柔性铰链柔度分析 |
| 2.3.2 柔性铰链的设计及静力分析 |
| 2.3.3 柔性铰链的动力学分析 |
| 2.3.4 柔性铰链的性能测试 |
| 2.4 气动系统设计 |
| 2.4.1 气动系统装置及技术参数 |
| 2.4.2 气动系统硬件及标定 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 柔性超声振动装置的控制理论与实验 |
| 3.1 气动系统控制原理与系统模型建立 |
| 3.2 系统控制流程与控制器设计原理 |
| 3.2.1 系统模型辨识 |
| 3.3 气动系统控制策略 |
| 3.3.1 遗传算法PID控制器设计 |
| 3.3.2 模糊在线优化PID控制器设计 |
| 3.4 气动系统控制实验研究 |
| 3.4.1 不同幅值阶跃信号实验 |
| 3.4.2 不等宽方波信号实验 |
| 3.4.3 斜坡信号实验 |
| 3.4.4 正弦信号实验 |
| 3.4.5 实验结论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超声振动辅助加工去除机理研究 |
| 4.1 旋转超声振动单磨粒几何模型 |
| 4.2 单磨粒中高速切削数值模型 |
| 4.2.1 单磨粒切削物理模型与力学模型 |
| 4.2.2 数值仿真试验方案设计 |
| 4.3 单磨粒切削试验结果分析 |
| 4.3.1 单磨粒切削力 |
| 4.3.2 高频振动特性与应力分布 |
| 4.3.3 材料去除量 |
| 4.3.4 温度变化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于超声振动辅助加工工具系统的实验研究 |
| 5.1 实验装置与工件材料制备 |
| 5.2 超声振动辅助单磨粒刻划实验研究 |
| 5.2.1 实验设计 |
| 5.2.2 实验结果分析 |
| 5.3 超声振动辅助端面磨削去除实验研究 |
| 5.3.1 超声振动辅助加工去除函数 |
| 5.3.2 实验设计 |
| 5.3.3 实验结果分析 |
| 5.4 超声振动辅助端面磨抛表面质量研究 |
| 5.4.1 表面质量评价 |
| 5.4.2 实验设计 |
| 5.4.3 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 不同切口柔性铰链柔度计算公式 |
| 附录二 单磨粒传统加工与超声振动仿真结果 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 位移传感检测技术研究现状 |
| 1.3 FBG位移传感器 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 FBG位移传感器理论基础 |
| 2.1 光纤光栅传感技术 |
| 2.2 光纤光栅常用解调方法 |
| 2.3 光纤光栅位移传感原理 |
| 2.4 光纤光栅位移传感系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器设计 |
| 3.1 位移传感器设计目标 |
| 3.2 双曲线型柔性铰链结构放大原理 |
| 3.3 双曲线型柔性铰链结构设计 |
| 3.4 传感器零部件设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 FBG位移传感器总装和性能测试 |
| 4.1 位移传感器总装 |
| 4.2 传感器测试平台介绍 |
| 4.3 传感器温度补偿特性测试 |
| 4.4 传感器位移性能测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）倒圆角弹片式柔性铰链非线性变形分析、优化与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 柔性铰链 |
| 1.2.2 导向机构 |
| 1.2.3 压电陶瓷驱动的微动平台 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 研究目标和主要研究内容 |
| 第二章 倒圆角弹片式铰链的非线性特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 倒圆角弹片式铰链的非线性变形 |
| 2.2.1 问题描述 |
| 2.2.2 梁约束模型法 |
| 2.2.3 倒圆角弹片式铰链的非线性变形 |
| 2.3 固定-导向倒圆角弹片式铰链的非线性变形 |
| 2.4 非线性模型的验证 |
| 2.4.1 倒圆角弹片式铰链载荷-位移关系的有限元验证 |
| 2.4.2 固定-导向弹片式铰链非线性变形的有限元验证 |
| 2.4.3 实验验证 |
| 2.5 导向机构的优化设计 |
| 2.6 扩展-倒圆角弹片式铰链的屈曲 |
| 2.7 扩展-多梁平行机构的设计 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 具有增强约束度方向刚度的柔顺机构优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 柔顺机构的结构设计 |
| 3.3 柔顺机构的设计模型 |
| 3.3.1 倒圆角弹片式铰链的变形 |
| 3.3.2 混合弹片式铰链的变形 |
| 3.3.3 柔顺机构的刚度设计 |
| 3.3.4 柔顺机构的应力设计 |
| 3.3.5 柔顺机构的频率设计 |
| 3.4 柔顺机构的优化设计 |
| 3.4.1 优化模型 |
| 3.4.2 设计实例 |
| 3.5 柔顺机构的性能验证 |
| 3.5.1 有限元验证 |
| 3.5.2 实验结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 刚度可调微动平台设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 运动平台的结构设计 |
| 4.2.1 运动平台的工作原理 |
| 4.2.2 柔性部件的刚度计算模型 |
| 4.3 微动平台的设计模型 |
| 4.3.1 静态性能 |
| 4.3.2 刚度和频率调节 |
| 4.3.3 应力计算 |
| 4.3.4 动态性能 |
| 4.4 平台的性能验证 |
| 4.4.1 有限元验证 |
| 4.4.2 实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 高扭转刚度导向机构的拓扑参数同时优化算法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.3 倒圆角弹片式柔性铰链的分布方式 |
| 5.3.1 均匀分布 |
| 5.3.2 侧边分布 |
| 5.3.3 两种分布方式的对比 |
| 5.4 导向机构的优化设计算法 |
| 5.4.1 约束处理 |
| 5.4.2 求解算法 |
| 5.4.3 优化流程 |
| 5.5 新模型的优化结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得与学位论文相关的成果 |
| 致谢 |
| 附录Ⅰ |
| 附录Ⅱ |
四、柔性铰链的设计计算（论文参考文献）
- [1]基于柔顺机构的往复摩擦试验机结构设计与试验研究[D]. 李成. 安徽理工大学, 2021
- [2]双自由度大行程FTS装置的研制及性能分析[D]. 邢向. 吉林大学, 2021(01)
- [3]粘滑式压电驱动器初始接触间隙诱导步进特性演变过程与机制研究[D]. 杨智鑫. 吉林大学, 2021
- [4]粘滑压电驱动器的仿生设计与试验研究[D]. 王馗沣. 吉林大学, 2021
- [5]快速控制反射镜固有频率多目标优化设计研究[D]. 张玮钒. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [6]基于椭圆振动切削颗粒的不锈钢多孔材料制备技术研究[D]. 李世斌. 吉林大学, 2021(01)
- [7]大口径压电倾斜镜的反作用力分析及补偿研究[D]. 冉兵. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021(08)
- [8]柔性超声振动辅助加工系统的设计及实验研究[D]. 杨光远. 吉林大学, 2021
- [9]双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器研究[D]. 张良鑫. 防灾科技学院, 2021(01)
- [10]倒圆角弹片式柔性铰链非线性变形分析、优化与应用[D]. 李瑞奇. 广东工业大学, 2021