JME封面文章推荐:柔顺机构中矩形截面梁最大扭转应力的对称计算公式
- 发布时间:
- 2018-05-02
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- JME封面文章推荐:柔顺机构中矩形截面梁最大扭转应力的对称计算公式
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柔顺机构(Compliant Mechanisms)是一类依靠柔性单元的弹性变形实现运动、力或能量的传递与转换的装置;与传统的刚性机构相比,柔顺机构具有高精度、高可靠性、无间隙、无摩擦、无磨损、免润滑、免装配、可单件加工、易于小型化等诸多优点,因此受到了高精度定位、精微操作、MEMS等领域的广泛关注。
柔顺机构的运动主要来源于柔性单元的弯曲变形,这种单一的变形模式在一定程度上束缚了人们的创新思维。尽管扭转变形可作为弯曲变形的重要补充(不但可以产生大范围的变形运动、还能够借助简单的平面结构实现空间复杂运动),然而,扭转单元的设计和优化却异常困难,其根源在于现有的扭转刚度和扭转应力计算公式均取决于截面厚宽比t/w (事实上扭转变形是关于厚和宽对称的),而厚宽比在设计完成之前往往是无法确定的,各种曲线切口型柔性铰链(变截面)的扭转设计计算则更为棘手。

陈贵敏、Larry L Howell在"Symmetric Equations for Evaluating Maximum Torsion Stress of Rectangular Beams in Compliant Mechanisms"(柔顺机构中矩形截面梁最大扭转应力的对称计算公式)中给出了不依赖于截面厚宽比的通用扭转计算公式。
该文已作为封面文章2018年2月27日在线发表于《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 。


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