第7期 2016年7月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)07001104
DOI;10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.07.004
基于灰色关联度的深切口椭圆柔性
铰链稳健性优化设计伍建军，黄裕林，谢周伟，吴小明
（江西理工大学机电工程学院，江西赣州
H341000）
No.7 Jul.2016
摘要：针对深切口椭圆柔性铰链设计结构参数存在不稳定的问题，建立了深切口椭圆柔性铰链的柔度运动模型，基于该模型提出了一种基于灰色关联度的稳健设计新方法。该方法是通过描述深切口椭圆柔性铰链柔度的一个关联度序列，分析铰链的柔度线性关系，利用灰色关联度评估铰链的柔度的关联程度，然后根据方差分析表中的方差波动百分比对每个因子的进行排序，得到一个关联度最大的稳健性因子水平组合。结果表明该方法可以为柔性铰链在可靠性稳健设计方面提供一种新的解决途径。
关键调：深切口椭圃柔性铰链；灰色关联度；稳健设计
中图分类号：TH16：TG506
文献标识码：A
Robust Optimal Design of Deep-notch Elliptical Flexure Hinge Based on Grey Correlation Degree
WU Jian-jun,HUANG Yu-lin,XIE Zhou-wei, WU Xiao-ming
(School of Mechanical and Electrical Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou Jiangxi 341000, China)
Abstract: In view of deep-notch elliptical flexure hinge design that exists the problem of unstable,the estab lishment of deep notch elliptical flexure hinge motion model compliance,on the basis of the model, a new eaaeaaea sequence describing the deep notch elliptical flexure hinges, analysis of hinge flexibility of linear relation ship,using grey correlation evaluation hinges the correlation degree of flexibility,then according to the vari ance fluctuation percentage of variance analysis table for sorting to each factor,a correlation of the maximum level of robustness factor is obtained. The results show that the method can provide a new solution for the re liability robust design of the flexible hinge
Key words: deep-notch elliptical flexure hinge;grey correlation degree;robust design
0引言
柔性铰链是一种无机械摩擦、无间隙、运动灵敏度高和稳定性好的机构。随着微机电系统技术的迅速发展，而被广泛地应用于精密定位、微电子工程和生物工程等领域[1-2]。但由于柔性铰链受到结构参数可控因子和噪声因子的影响，使其机构的性能产生波动，极大的影响了铰链柔度的精度。故为提高柔性链的柔度精度如何寻找出一个最优可控因子水平组合使铰链柔度对噪声因子具有良好的抗干扰性，已成为柔顺机构的研究热点。
国内外学者对柔顺铰链主要是研究功能性拓扑优化，而针对功能的抗干扰能力、稳健性优化设计方面相关文献较少。文献[3]提出了一种平面两自由度全柔顺微运动并联机构的拓扑优化设计方法，该方法首先分析了平面两自由度全柔顺并联机构的微运动学，然
后在此基础上建立了该机构的拓扑优化模型，并利用 OC算法对所建立的模型进行求解，最后运用有限元软件对所建立的三维模型进行仿真，结果表明该方法的有效性；文献[4]针对传统方法在拓扑优化中会出现局部应变集中的缺陷，提出了一种基于整体有效应变的柔顺机构多目标拓扑优化方法，该方法能够减少基于传统优化方法的结构中的局部大应变，从而有效提升柔顺机构的可靠性；文献[5]提出了柔顺机构多目标拓扑优化方法，该方法以应变能最小化和互应变能最大化为目标，以结构体积为约束，采用标准化方法定义多目标拓扑优化的目标函数，消除不同性质目标函数在数量级上的差异。上述研究主要是对柔性铰链进行拓扑优化，并没有考虑铰链柔度精度稳健优化设计的问题，但在实际应用中柔度的精度是必须被考虑的。
为此，本文以深切椭圆柔性铰链为研究对象，针对该机构设计中结构参数存在柔度不稳定的问题，建立
收稿日期：20151220；修回日期：2016-01-19
*基金项目：国家自然科学基金（51365015）；省科技厅科技项目资助（20142BBE50058）
作者简介：伍建军(1974—一），男，四川南充人，江西理工大学副教授，博士，研究方向为工业工程与机械、质量与可靠性，（E-mail)1129728208@
qq.com。
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