The invention relates to the technical field of structural design, and specifically discloses a planar flexible curved beam mechanism and its design method. The design method includes the quasi-design of the overall structure, the placement of planar flexible curved beam elements, the establishment of the relationship between the coordinates of control points and the indexes of static and mechanical properties by using geometric methods, and the classification by degrees of freedom, so as to obtain the planar flexibility with static and mechanical properties. A plane flexible curved beam element is selected from the plane flexible curved beam configuration library, which meets the requirement of degree of freedom and has the best static and mechanical properties. The plane flexible curved beam element is assembled into a plane flexible curved beam mechanism. The invention solves the problems of the design method of the flexible curved beam in the prior art that the division unit has a large workload, and the efficiency and accuracy are both limited.
【技术实现步骤摘要】
平面柔顺曲梁机构及其设计方法
本专利技术涉及结构设计
,尤其涉及一种平面柔顺曲梁机构及其设计方法。
技术介绍
与刚性结构相比,柔顺机构具有结构简单紧凑,便于能量储存转化,无机械摩擦、无间隙、无需润滑、运动平稳和灵敏度高等诸多优点,可实现一定范围的精确变形,越来越得到设计者的青睐,广泛应用于精密工程,仿生机械,生物医疗和航空航天等前沿领域,如超精密加工机床,柔性仿生多足机器人,柔性支架与外科手术工具,变体飞机与柔性自适应机翼等。曲梁可以通过改变自身形函数的参数改变力学性能,具有更高的灵活性。现有的柔顺曲梁机构设计方法,一般先通过经验选取柔顺曲梁单元,组装成机构后根据需要实现的性能要求,再进行修改调整,很多时候需要推翻方案重新选择,十分依赖前期对单元选取的正确性,盲目性大。对于柔顺曲梁的分析,现如今基本采用有限元法计算,其划分单元工作量大,效率和精度都有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种平面柔顺曲梁机构及其设计方法,以克服现有技术中柔顺曲梁的设计方法划分单元工作量大以及效率和精度都具有局限性的问题。为了解决上述技术问题,本专利技术提供了一种平面柔顺曲梁机构的设计方法,包括以下步骤:S1.对整体结构进行拟设计,布置平面柔顺曲梁单元的位置;S2.利用等几何法建立控制点坐标与静力学性能指标的关系,按自由度进行分类,得到具有静力学性能的平面柔顺曲梁构型库;S3.从所述平面柔顺曲梁构型库中选出符合自由度要求且静力学性能最优的平面柔顺曲梁单元;S4.将选出的所述平面柔顺曲梁单元组装成平面柔顺曲梁机构。优选的,所述步骤S1中,拟设计的整体结构为在平面 ...
【技术保护点】
1.一种平面柔顺曲梁机构的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.对整体结构进行拟设计,布置平面柔顺曲梁单元的位置;S2.利用等几何法建立控制点坐标与静力学性能指标的关系,按自由度进行分类,得到具有静力学性能的平面柔顺曲梁构型库;S3.从所述平面柔顺曲梁构型库中选出符合自由度要求且静力学性能最优的平面柔顺曲梁单元;S4.将选出的所述平面柔顺曲梁单元组装成平面柔顺曲梁机构。
【技术特征摘要】
1.一种平面柔顺曲梁机构的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.对整体结构进行拟设计,布置平面柔顺曲梁单元的位置;S2.利用等几何法建立控制点坐标与静力学性能指标的关系,按自由度进行分类,得到具有静力学性能的平面柔顺曲梁构型库;S3.从所述平面柔顺曲梁构型库中选出符合自由度要求且静力学性能最优的平面柔顺曲梁单元;S4.将选出的所述平面柔顺曲梁单元组装成平面柔顺曲梁机构。2.根据权利要求1所述的平面柔顺曲梁机构的设计方法,其特征在于,所述步骤S1中,拟设计的整体结构为在平面上X与Y方向上的平面三自由度柔顺曲梁机构。3.根据权利要求2所述的平面柔顺曲梁机构的设计方法,其特征在于,将两个平面柔顺曲梁单元并联布置。4.根据权利要求2所述的平面柔顺曲梁机构的设计方法,其特征在于,所述步骤S2中,利用NURBS曲线构造平面柔顺曲梁模型,其曲线方程表达式为其中,R为NURBS的基函数,n为控制点个数,p为基函数的阶次,ξ为节点,P为控制点坐标。5.根据权利要求4所述的平面柔顺曲梁机构的设计方法,其特征在于,通过改变控制点的坐标来改变平面柔顺曲梁单元的形状,从而改变平面柔顺曲单元梁的静力学性能,根据所述平面柔顺曲梁模型对平面柔顺曲梁单元进行静力学...
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