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1.
介电弹性体驱动器的工作条件本质上属于静态操作范围。针对介电弹性体膜材料特性及圆柱形驱动器具体结构对其静态特性的影响,对圆柱形驱动器轴向力的主要影响因素进行了研究。采用超弹性材料Yeoh模型及ABAQUS仿真软件分析了因介电弹性体膜的横向侧边收缩、卷绕后的周向松弛、层间挤压导致的驱动器轴向力变化情况。与实际驱动器的结构尺寸对比表明,驱动器卷绕后的膜层周向松弛对驱动器轴向力影响最大,误差达25.9%,考虑后两项影响因素后计算出的驱动器轴向力与实际误差小于5%;最后对圆柱形驱动器的静态刚度进行了分析,实验结果表明在大位移拉伸时需考虑薄膜滑移因素的影响。 相似文献
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研究了介电型电活性聚合物(DEAP)的机电耦合特性,分析了电场作用下DEAP的受力情况,结合超弹性理论建立了DEAP的非线性机电耦合本构模型。对电场作用下圆形结构DEAP驱动器的变形行为进行建模研究,给出Yeoh形式的DEAP本构方程、平衡方程和边界条件。通过求解微分方程组得出DEAP驱动器薄膜中的主延伸率和主应力分布,同时分析了预拉伸率、驱动器主动区域面积及激励电压对驱动器变形的影响。利用试验研究了电激励下的圆形驱动器变形行为,试验结果与理论分析比较吻合,从而验证了本构模型的正确性。研究表明：预拉伸率取值为3～4比较合适。 相似文献
3.
针对大气室膜式空气弹簧,采用ABAQUS非线性工具建立分析模型.基于大气室膜式空气弹簧在固定位移与承载的特性曲线,改进大气室膜式空气弹簧的Rebar层参数,研究其在不同帘线角度、不同间距和不同帘线层数的特性变化规律.分析计算大气室膜式空气弹簧在不同的帘线角、帘线间距和帘线层数均影响其静态的变化,为车辆在满足使用性能的前... 相似文献
4.
介电型电活性聚合物(Dielectric electroactive polymer,DEAP)具有大应变、高效率、高能量密度等优点,在仿生机器人领域具有广泛的应用前景。基于生物关节驱动原理及圆柱形驱动器特点设计了单自由度转动关节。根据弹性大变形理论建立驱动器DEAP膜的机电耦合模型,通过微分方程组的迭代求解可获得关节输入电压与输出角度之间的非线性关系,但计算工作量大。将小脑模型关节控制器CMAC(Cerebellar model articulation controller)神经网络与PD控制器相结合实现输出角度与输入电压之间的非线性映射,避免了复杂计算过程。阶跃和正弦参考信号的跟踪控制试验验证了CMAC神经网络控制的可行性。 相似文献
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为研究介电弹性体(DE)换能器在纯剪切拉伸模式下的发电特性,利用弹簧制作了具有预拉伸特性的DE卷形换能器,并结合Neo-Hooken模型建立了DE卷形换能器在纯剪切拉伸模式下的机电耦合数学模型,运用Matlab/Simulink软件建立了DE卷形换能器的纯剪切发电仿真模型,对DE卷形换能器的发电特性及不同弹簧系数对其发电特性的影响进行了仿真。对DE卷形换能器进行了实验,并与仿真结果对比。仿真与实验结果表明,DE卷形换能器发电特性优于一般拉伸模式换能器;在相同的拉伸条件及初始电压下,在预拉伸限制范围内,弹簧弹性系数越大其发电特性越好。 相似文献
6.
将碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)应用于汽车中央通道加强板,以原金属模型刚度分析的位移结果作为约束条件,使用OptiStruct求解器对复合材料中央通道层合板的铺层厚度进行优化。首先采用自由尺寸优化方法对中通道加强板进行优化设计,获得中通道加强板设计空间的初始样本,从而确定不等厚的铺层设计方案。结构优化中以复合材料的层合板质量为优化目标,以金属结构在轴向压缩、轴向拉伸、侧向弯曲、垂向弯曲、扭转工况等条件下产生的位移量为约束,得到复合材料层合板的铺层优化结果,再通过比对金属材料结构与优化后复合材料层合板结构的刚度和强度,验证优化分析结果满足设计要求。 相似文献
7.
为抑制软体驱动器弯曲过程中的不必要变形,提高软体机械手抓取能力,提出一种限制层材料为PDMS和PTFE混合制备的软体机械手。通过调整PDMS和PTFE之间的质量比来改变限制层刚度,进而改变软体机械手的弯曲角度。考虑到软体机械手工作时,应变层变形远大于限制层,采用Yeoh和Neo-Hookean形式的应变能方程表述应变层和限制层材料力学行为。基于模型和力矩平衡原理建立软体驱动器弯曲角度数学模型,进而研究限制层材料和结构参数对软体机械手弯曲性能的影响。利用单轴拉伸试验获取不同质量比的PDMS和PTFE混合制备的限制层样品应力应变曲线,并拟合获取Yeoh模型材料参数,进而进行有限元仿真分析,确定限制层材料的最佳比例。对不同限制层材料制成的驱动器进行弯曲角度测试,试验结果与理论分析偏差在5%以内,验证了数学模型的准确性。同时,驱动器的末端力测试结果表明,限制层PDMS/PTFE质量比为8∶1的驱动器明显优于纯硅胶软体驱动器,最大末端力可达2.45 N。使用软体机械手对多种物品进行抓取试验,其最大抓取质量达420 g。 相似文献
8.
制备了DP590钢板与AA6011铝合金板的自冲铆接接头、胶接接头及胶铆接头,分析了结构胶对自冲铆接接头成形质量及力学性能的影响,并基于灰色关联法确定了胶铆参数对接头力学性能的贡献程度。结果表明:胶铆接头的静失效载荷与能量吸收值均高于自冲铆接接头,且胶粘剂的使用不影响接头的失效形式;胶粘剂的引入使得胶铆接头的底切量与剩余厚度降低;在胶层不变的情况下,铆接压强对最大拉伸力的影响最大,铝板厚度的影响最小。 相似文献
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设计了一种采用伸长型气动人工肌肉的三自由度柔性驱动器,该驱动器的驱动装置与本体复合一体,主要由3根对称分布的人工肌肉并联组成。根据力和力矩分析,考虑了驱动器伸长量、弯曲方向和弯曲角度的综合影响,建立了驱动器伸长量、弯曲方向和弯曲角度的非线性理论模型。通过试验对理论模型进行了验证,获得了柔性驱动器在不同通气方式下的形变性能。结果表明:该柔性驱动器弯曲时近似圆弧状,具有较高灵活性,能够实现轴向伸长和空间内任意方向弯曲,可作为执行部件应用于农业机器人和果蔬采摘机械手等仿生机械上。 相似文献
10.
以低速大扭矩水压马达支承轴转子副为研究对象,在确定的水压马达初始参数下,基于力平衡方程及流量方程,建立了功率损失、静态和动态的数学模型;以总功率损失、承载能力、静刚度、转子径向速度和位移等作为支承轴转子副的性能指标,分析了水膜厚度对支承轴转子副性能的影响.研究表明:增大水膜厚度,支承轴的功率损失增加,转子的静刚度降低,水压马达的容积效率降低,转子的径向速度和位移增加,但承载能力不受其影响.因此,减小水膜厚度,可提高水压马达的容积效率和支承轴转子副的静、动态性能. 相似文献
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为了分析T型槽柱面气膜密封性能,建立了多种数值模型.采用CFD(Computational FluidDynamics)数值模拟对T型槽柱面气膜密封气膜刚度、浮升力和泄漏率的影响因素进行了研究.研究结果表明:泄漏率受平均气膜厚度影响非常显著,平均气膜厚度增大30μm,泄漏率增大4.5×10-4 kg/s,气膜偏心率次之... 相似文献
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基于CF700型拖拉机驾驶室悬架参数要求和流体力学理论建立了一种油气弹簧的弹性力及阻尼力模型。计算了油气弹簧关键参数,设计了阻尼可调的油气弹簧。试验研究了激励、节流阀开度及单向阀开度对油气弹簧输出力的影响。试验结果表明,所研制的油气弹簧有较大的阻尼力调节范围,节流阀开度同时对油气弹簧压缩与复原行程输出力有影响,单向阀开度只对压缩行程输出力有影响,节流阀开度对输出力影响较单向阀明显。试验验证了设计思路和方法的有效性,为拖拉机驾驶室油气悬架减振性能的研究奠定了基础。 相似文献
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串联弹性驱动器力控性能优异,在机器人无损抓持应用领域具有较好的应用前景。设计一种集成伺服电机、弹性元件、编码器等部件的高度紧凑型串联弹性驱动器。采用试验手段对串联弹性驱动器进行模型辨识,获得控制角度轨迹与驱动力观测模型,并通过PD控制器实现力控。通过刚性与超弹性物体力控加载试验,研究串联弹性驱动器力控响应与误差特性。通过物体自适应抓持与人机交互试验分析串联弹性驱动器力控自适应抓持与外力自感知特性。试验结果表明,串联弹性驱动器对刚性物体加载控制较快,力控稳态时间约0.35s,且无超调出现。由于超弹性物体变形迟滞特性,其力控响应时间显著高于刚性物体。串联弹性驱动器力控模式能够实现物体自适应抓持,且抓持力度与速度可调。串联弹性驱动器可在不依赖指尖力传感器的情况下实现抓持力感知,有利于简化硬件与控制系统。 相似文献
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灌溉用压力调节器性能试验与受力分析 总被引：2，自引：0，他引：2
为了研究灌溉系统压力调节器的工作特性与结构参数的关系,对7种内置弹簧式规格的低流量压力调节器进行了调压特性试验,对压力调节器的弹簧参数与出口预置压力的关系以及内部运动部件的受力情况进行了分析.结果表明,压力调节器的出口预置压力越低,调压性能越优良,测得的临界工作压力与出口预置压力之差随着出口预置压力的增大而增大,并非常数0.034 MPa;随着出口预置压力的上升,内置弹簧丝直径越粗,弹簧自由长度越短,其弹簧刚度系数越大;压力调节器调节组件所受的初始弹簧力和最大弹簧力与出口预置压力存在近似的线性关系,而且在向压力调节器进口端运动的过程中,调节组件所受的弹簧力占其出口所受水压作用力从57.9%逐渐增大至66.5%,而密封圈摩擦力和橡胶膜片变形力之和占出口所受水压作用力则从39.9%下降至31.3%. 相似文献
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研究了带载条件下Galfenol驱动器的磁机耦合建模方法,利用离散型能量均分模型(Discrete energy-averaged model)对Galfenol的磁滞非线性和饱和非线性进行建模,可以同时描述合金对于磁场和应力的依赖性。采用虚功原理将能量均分模型与驱动器的结构模型进行动力学耦合,研究了带载条件下驱动器的输出特性,并对不同Galfenol覆盖比时驱动器的驱动能力进行了研究,将计算结果与稀土超磁致伸缩材料(Terfenol-D)和压电陶瓷进行了对比。研究结果表明,驱动器的带载能力随着Galfenol悬臂梁材料覆盖比的增加而增加,材料内部承受的张力也随之增大;Galfenol合金良好的机械性能可以克服负载增加时所承受的张力的变化,解决其他智能材料易产生的失效问题。 相似文献
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潜水轴流泵结构动应力分析 总被引：1，自引：0，他引：1
采用CFX 和Workbench软件在多工况下对潜水轴流泵的转子部件进行耦合计算,分析了转子部件在流体作用力、离心力以及重力作用下的应力、应变的分布规律,指出转子部件由于变形过大以及强度不足而引发失效事故的可能性.结果表明:轮毂受到的轴向力方向与叶轮受到的轴向力相反,且其受到的轴向力随着流量的增大而增大,在大流量情况下,轮毂可起到平衡轴向力的作用.从径向、轴向和周向变形可以看出,径向变形极小,周向变形最大,是叶轮的主变形,说明了扭矩在整个变形中占据了主要作用.叶片背面的压力值明显低于工作面,在叶片工作面靠近进口侧轮毂处附近区域出现较高应力区,会产生应力集中现象,且随着流量的增大,主应力减小.对水泵进行静力结构分析、强度校核,不仅可以降低事故的发生率,而且可以为轴流泵的水力优化设计提供有力的参考. 相似文献
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研究了轴向永磁联轴器的结构优化设计。首先根据层模型理论,以轴向永磁联轴器的关键结构参数(气隙长度、铜盘厚度等)为设计变量,以成本最低、输出转矩最大以及涡流损耗最小3个性能为多优化目标,建立了轴向永磁联轴器的数学优化模型;其次是将混沌搜索和自校正权重引入到布谷鸟搜索方法中,提出了一种改进的布谷鸟搜索方法;然后,利用模糊理论将多目标优化问题转换为单目标问题,并运用改进布谷鸟搜索算法优化求解;最后,对结构参数优化后的轴向永磁联轴器性能进行了ANSYS仿真,而且制作样机并进行了试验测试。仿真和试验结果表明:提出的优化结果优于遗传算法和粒子群优化等方法,与标准模型相比,成本降低了9%,转矩提高了15%,涡流损耗减少了10%。 相似文献
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针对目前软体末端执行器在果蔬采摘领域存在刚度低、指尖力小等问题,在多腔体型软体末端执行器的基础上,提出一种通过对发生层的腔体顶部及两侧增加限制性材料以增大夹持力的方法。建立数学模型分析执行器末端位置与输入气压之间的关系;采用Abaqus软件仿真分析执行器弯曲角度、支反力的变化规律;通过对比试验进行抓取验证。有限元仿真与试验结果表明:发生层限制性材料的增加在不影响执行器弯曲性能的前提下,不仅能很好地减小气球效应,而且能够承载更高的工作压强;弯曲角度和压强一定时,增强型执行器的支反力明显大于传统软体执行器,增强型软体抓手最大抓取重量约为414 g,传统型软体抓手最大抓取重量约为108 g,抓取重量约为传统抓手的4倍。 相似文献