本书基于对柔性机构学基础理论长达20余年的研究和积累,密切结合精密工程、仿生机器人等应用需求,系统地总结了面向柔性设计的理论与方法。
第一篇分析建模
第1章绪论
1.1历史沿革
1.2柔性机构的优缺点
1.3柔性机构的应用
1.3.1柔性机构与精密工程
1.3.2柔性机构与仿生机器人
1.3.3柔性智能结构
1.3.4几种颇具应用前景的新型柔性机构
1.4分析与综合方法概述
1.5本书内容
参考文献
第2章基本概念
2.1柔性单元、柔性铰链、柔性机构与柔性模块
2.1.1柔性单元
2.1.2柔性铰链
2.1.3柔性机构
2.1.4柔性模块
2.1.5典型的柔性系统——柔性工作台
2.2线性变形与非线性变形
2.3行程与载荷
2.4强度与应力
2.5刚度与柔度
2.6自由度与约束
2.7精度:轴漂与寄生运动
2.8材料选择
2.9加工方法概述
参考文献
第3章柔性单元的柔度建模
3.1小变形条件下柔性梁的一般力学模型
3.1.1均质梁
3.1.2变截面梁
3.2基于旋量理论的柔度建模
3.2.1Von Mises的梁变形理论
3.2.2柔度的坐标变换
3.3大变形柔性单元的伪刚体模型
3.3.1经典伪刚体模型
3.3.2基于瞬心概念的簧片伪刚体模型
3.4大变形柔性单元的约束模型
3.4.1Awtar模型
3.4.2改进的Awtar模型
3.4.3簧片的特性评估
3.4.4模型验证
3.5有关柔度概念的分类思考
3.6本章小结
参考文献
第4章柔性模块的建模与性能评价
4.1主要性能参数
4.2基于旋量理论的柔度建模与性能评价
4.2.1全局柔度矩阵的建模公式
4.2.2实例分析
4.3等效伪刚体建模与性能评价
4.3.1平行双簧片型柔性模块
4.3.2LITFP
4.3.3交叉簧片型柔性铰链
4.3.4车轮形柔性铰链
4.3.5蝶形柔性铰链
4.4基于梁约束模型的柔性模块性能分析与评价
4.4.1建模
4.4.2特性分析
4.4.3设计实例:高精度、常值刚度的柔性铰链设计
4.5本章小结
参考文献
第5章柔性机构的主运动与寄生运动分析
5.1柔性单元的等效自由度与约束模型
5.2基于图谱法的自由度与过约束分析
5.2.1一般分析方法
5.2.2柔性机构中的冗余约束
5.2.3一种用于验证自由度分析结果的模块化、可重构柔性教具
5.3基于特征柔度矩阵的自由度分析
5.3.1一般分析方法
5.3.2实例分析
5.4柔性机构的寄生运动分析
5.4.1梯形柔性模块
5.4.2平行双簧片型柔性模块
5.5本章小结
参考文献
第6章柔性机构动力学基础
6.1柔性动力学建模方法简介
6.2单自由度柔性机构的动力学建模
6.2.1基于集中参数法的柔性机构动力学建模
6.2.2基于瞬心的大行程柔性铰链动力学建模
6.2.3基于梁约束模型的大行程柔性铰链动力学建模
6.2.43种动力学建模方法的有限元模态验证与对比
6.3多自由度柔性机构的动力学建模
6.3.1简化模型
6.3.2考虑阻尼的动力学建模
6.4柔性动力学实验
6.4.1基本原理
6.4.2实验设备与方案
6.4.3实验过程与结果分析
6.5本章小结
参考文献
11.2基于屈曲理论的挠曲线构型法
11.2.1压杆稳定的概念
11.2.2轴心受压杆件的大挠度弹性理论
11.2.3挠曲线构型法
11.3DC型柔性铰链的设计与性能分析
11.3.1构型设计
11.3.2挠曲线形状对铰链性能的影响
11.3.3实验
11.4本章小结
参考文献
第12章考虑能效的柔性设计
12.1驱动器选择
12.2柔性运放机构的设计
12.2.1运动缩放的必要性
12.2.2柔性运放机构的选型与设计考虑
12.2.3新型大行程、高精度运放机构的设计方法
12.3柔性静平衡机构的设计
12.3.1零刚度柔性机构的一般设计思想
12.3.2负刚度柔性模块的设计
12.3.3零刚度柔性设计
12.3.4模型制作与性能测试
12.4本章小结
参考文献
第三篇设计实例
第13章大行程柔性轴承
13.1柔性轴承及其应用
13.2广义三交叉簧片型柔性轴承的设计、分析与测试
13.2.1构型设计与优选
13.2.2刚度与精度建模
13.2.3样机模型与测试
13.3内外环柔性轴承的设计、分析与测试
13.3.1构型设计
13.3.2刚度特性分析
13.3.3实验测试
13.4本章小结
参考文献
……
第14章大行程XY柔性工作台
第15章柔性微操作机器人
附录旋量理论基础及图谱表达
索引