机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (21): 48-59.doi: 10.3901/JME.2025.21.048
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刘世伟1,2, 李龙1, 吕胜男1, 丁希仑1
LIU Shiwei1,2, LI Long1, Lü Shengnan1, DING Xilun1
摘要: 空间过约束机构具有驱动输入少、刚度高、折展比大等独特优势,在航空航天、机器人领域具有广泛的应用前景。近年来,结合弹性/柔性结构发掘空间过约束机构的力学特性成为研究热点。鉴于此,基于矩形面对称Bricard单元,提出一种含分布式弹性元件的对称双锥台型空间过约束机构(简称对称双锥台Bricard弹性机构),并探讨其准静态力学输出行为。以矩形面对称Bricard机构为骨架单元,在铰点之间放置弹性元件,完成对称双锥台Bricard弹性机构的结构设计,并结合单元分岔特性和组装形式对其分岔构型进行了详细分析。建立了对称双锥台Bricard弹性机构的准静态力学输出模型,结合分岔构型分析了整体力学输出特性。研究结果表明,所设计的对称双锥台Bricard弹性机构具有灵活的参数调节能力和丰富的非线性刚度输出特性,改变分岔路径可以实现正刚度、负刚度、准零刚度、零力值、分段力值等输出特性切换。当各弹性元件刚度相等时,对称双锥台Bricard弹性机构具有线性负刚度特性,并联正刚度元件后能实现全运动行程上的恒零刚度输出,极大扩展了零刚度范围,在超低频隔振、人机交互等领域展现出巨大的性能优势。
中图分类号: