张志刚，周翔，毛红生，王胜永

郑州轻工业大学 河南省新能源汽车轻量化设计与制造工程研究中心，河南郑州 450002

0 引言

柔顺机构利用柔性部件的大变形代替运动副来传递运动、力和能量[1]，具有部件数量少、易装配、质量轻、无摩擦磨损、振动噪声小、可实现微型化等优点，在微机电系统、微执行机构、精密定位等工程领域具有巨大优势和潜力[2].

柔顺机构的工作机理决定了其在运行过程中必然伴随柔顺杆件的大变形，这种强几何非线性特征使柔顺机构的分析设计较为困难.为了简化大变形柔顺杆的建模，L.L.Howell等[3]针对柔顺机构设计过程中如何快速计算柔顺杆端部位移的问题，提出了伪刚体模型方法，该方法将大变形柔顺杆件简化等效为两段由旋转副和扭转弹簧连接的刚性杆件，从而可以利用刚性机构分析理论和方法对柔顺机构进行分析.该方法在柔顺机构学研究领域被广泛关注，因等效模型中含有一个转动副(Revolute Joint)，因此又被称为1R伪刚体模型[4].虽然1R伪刚体模型能在一定范围内给出具有一定精度的杆端位移解，但精度较低.为了进一步提高1R伪刚体模型的精度，一些学者尝试通过增加等效刚体段和转动副个数或考虑轴向变形对弯曲挠度的影响对刚体模型进行了改进[5-9].

在满足静力学和运动学要求的基础上，如何建立柔顺机构精确数学模型进而改善和提高系统动力学特性，已经成为当前柔顺机构研究与应用领域中亟……