12、可重构新型恒力机构与气动双摆研究

可重构新型恒力机构与气动双摆研究

可重构新型恒力机构

1. 数学模型与仿真

   • 数学模型中，扭矩 - 挠度关系可由公式 (Te = 4 \cdot N^2 \cdot K \cdot l_3 \cdot l_1 \cdot \sin \alpha) 描述。对比不同方程发现，配置系数 (N^2) 是主要差异，通过调整参数 (N)，可在较宽的应用范围内实现平衡状态。
   • 仿真时设置参数 (K = 0.4 N/mm)，(L_1 = 15 mm)，(L_2 = 120 mm)，(L_3 = 30 mm)。代入平衡条件方程后，该新型机构在不同配置 (N = 1, 2, 3) 下可分别提供恒定力 (F_e = 6, 24, 54 N)。
   • 扭矩 - 挠度曲线展示了不同预紧力下的行为。从仿真可知，新型恒力机构能在预紧力 (F_p) 下产生平衡力 (F_e)，增加啮合模块数量，平衡力范围成比例增加。
     |配置 (N) | 平衡力 (F_e (N)) | 理论预紧力 (F_p (N)) |
     | ---- | ---- | ---- |
     | 1 | 6 | 12 |
     | 2 | 24 | 25 |
     | 3 | 54 | 36 |

2. 原型设计与测试

   • 原型设计 ：丹麦奥尔堡大学开发的原型，线性弹簧沿钢丝连接，钢丝绕滑轮视为无限刚度。一端固定在预紧绞盘上，旋转绞盘可获得可控预紧力。使用