柔顺机构是机构学中一个新的研究领域,从事相关领域研究的学者越来越多。但到目前为止所取得的成就大多集中在结构和运动学方面,对其动力学特性的研究分析还比较少,研究方法也不太成熟。如何通过有效手段使动力学问题简单化，并尽快认识和改善柔顺机构动力学特性是一个亟待解决的问题。同时,有关柔性铰链参数特性、应力特性方面的研究尚未开展。本文主要研究几种柔性铰链柔顺机构动力学模型、参数特性分析、应力特性分析以及在机构设计中应该注意的一些问题。 1.建立了柔性铰链的伪刚体模型。系统阐述了几种常见柔性铰链的表示形式及其等效伪刚体建模理论基础,推导了其等效刚度和等效回转中心位置的计算公式,并进行了算例分析,为将刚性机构的理论应用到柔性铰链柔顺机构领域奠定一定的理论基础。 2.进行了几种柔性铰链柔顺机构的参数特性分析。以柔性铰链平行导向柔顺机构为例,分别讨论柔性铰链外形、切口几何参数、材料参数与系统频率的关系,并用ANSYS有限元方法进行验证。仿真结果与解析公式的计算结果很吻合,说明了解析计算公式的正确性,为柔顺机构的设计与应用提供参考依据。 3.应用伪刚体模型的应力计算理论,针对不同切口形状的柔性铰链,计算了柔性铰链平行导向柔顺机构在运动中的应力分布,并应用ANSYS进行了仿真分析,得到了柔性铰链的应力分布状况和应力强度状况,通过分析得出结论。 4.在前面几章研究和分析的基础上,对柔性铰链柔顺机构的参数设计进行讨论。从可靠性的角度入手,考虑实际情况进行优化设计,对柔性铰链的设计应用进行理论探讨。