瞬心法对导杆机构的运动分析

采用瞬心法对导杆机构进行了速度、加速度分析 ,拓展了瞬心法在平面机构运动分析中的应用范围 ,并利用构造的假想机构证明了弗列登斯坦定理 ,最后用杆组法对所得结论作了进一步验证     

瞬心法对导杆机构的运动分析

采用瞬心法对导杆机构进行了速度，加速度分析，拓展了瞬心法在平面机构运动分析中的应用范围，并利用构造的假想机构证明了费列登斯坦定理，最后用杆组法对所得结论作了进一步验证。     

用瞬心法和解析法分析四杆机构急回特性

通过瞬心法对平面四杆机构进行速度分析,找到速度转折点,确定出工作行程和空回行程,研究出平面四杆机构的急回特性系数比K0用解析法精确求出急回特性系数比K,并与瞬心法做了比较,结果显示,二者的计算结果只有较小的误差。     

基于两杆张拉整体结构的可展机构设计

根据平面两杆张拉整体结构的特点,建立了可展机构单元的结构简化模型.在此基础上,以简化的平面两杆张拉整体结构作为可展单元提出了一种可展机构.利用最小势能法对两杆张拉整体结构进行找形分析,给出了可展单元中的几何尺寸关系.对确定尺寸的可展机构进行运动学分析,通过ADAMS仿真软件对可展机构进行运动学仿真,将理论计算与仿真结构进行对比,以验证结构的合理性.最后,设计制造了可展机构模型,并进行实物展开实验,验证了模型展开与收拢过程的有效性.     

一种新型低耦合度3T1R非全对称并联机构的刚度性能分析

具有空间三平移一转动(3T1R)功能的并联机器人操作手,因其具有工作空间大、易实现高速、成本低等优点,在工业上获得广泛应用。针对作者提出的一种新型3T1R非全对称并联机构进行了刚度性能分析。首先,对该机构进行了拓扑结构的描述;其次,基于虚拟弹簧法建立了每条支链的刚度模型并求解其刚度矩阵;然后,对机构笛卡尔刚度矩阵中扭转刚度和线性刚度的变化趋势进行了分析,并讨论了冗余支链对整体刚度性能的影响;最后,结合ANSYS的有限元分析对该方法的计算数值进行了验证。研究结果为该并联机器人操作手的结构设计、样机研制奠定了基础。     

速度瞬心必然存在的证明与研究

速度瞬心法是机械行业用于机构速度分析的一个重要方法,该方法能够简捷直观地分析机构中某个或某几个位置的运动特性,作为简单实用的分析手段在机构速度分析中得到广泛的应用。速度瞬心法进行机构速度分析的前提条件是每两个互作平面运动的构件必然存在一个速度瞬心——称为速度瞬心存在的必然性。文中通过转换观察坐标系的方法对速度瞬心存在的必然性进行研究,将A、B两个刚体速度瞬心的确定问题转化为以其中一个刚体A为机架确定B上必然存在一个速度为零点。对速度瞬心存在的必然性进行了理论探索,使速度瞬心法的相关理论更加完善。     

结合PRO/E和ADAMS进行RSSR空间机构运动分析

与平面机构相比,空间机构的分析设计比较困难,很难应用直观试凑法进行设计,几何作图法一般仅局限于解决比较简单的机构设计问题。本文介绍了空间机构运动分析的有限转动张量法,基于三维CAD软件建模。结合动力学分析软件进行了空间机构的运动分析。数值仿真结果表明,结合CAD/CAE软件进行空间机构运动分析的方法应用方便、易于推广,并可进一步为空间机构的动力学分析提供计算平台。     

基于有限元法的齿轮时变啮合刚度计算方法研究

目前,齿轮时变啮合刚度计算大多参考ISO实验值进行公式简化,该方法不能准确反映不同齿数齿轮啮合刚度的综合特性。针对此问题,利用APDL语言建立渐开线直齿轮的参数化有限元模型,通过接触分析得到轮齿接触位移值并计算刚度。该方法考虑了轮缘厚度对刚度的影响;通过最小二乘法得到直齿轮单齿刚度公式,并依此推导得到任意齿数啮合的时变啮合刚度公式;并与石川公式、势能法、Kuang方法对比,说明了各计算方法在计算时变刚度时的优缺点。将FEA公式与ISO计算单齿最大刚度的结果进行对比,验证了该刚度公式的可靠性。     

介绍一种用于平面机构速度分析的正交速度矢量法

本文介绍了正交速度矢量法的原理和方法,用这种方法对平面机构进行速度分析具有快、准确、易掌握等特点,优干通常的瞬心法和相对运动图解法,很有推广价值。图2表0参1     

WTZ350 物探钻机井架平面内稳定性研究

首先以薄壁构件拉压弯扭理论为基础建立钻机井架平面内稳定性计算模型,根据能量法和势能驻值原理对井架进行了平面内稳定性理论计算和数值模拟验证,数值模拟与理论计算结果基本吻合。然后对5种常用结构钢井架进行了材料非线性分析。结果表明:5种结构钢井架在提升钻进过程中发生线性屈曲时井架薄壁的最大应力超过了材料的屈服强度,失稳类型为弹塑性失稳;弹塑性失稳安全系数y随着材料屈服强度x的增大而增大,线性拟合函数关系为y=0.007 07x-0.016 51;屈服强度大于313.5 MPa的钢材料满足井架平面内弹塑性稳定性要求。     

空间压杆极值失稳轴向刚度判别法

工程结构中空间压杆易发生极值点、弹性或弹塑性、弯曲或弯扭失稳,亟需一种简便通用的空间压杆失稳判别方法。为此基于压杆稳定性定义,在Euler描述方式下提出了一种轴向刚度判别法。通过对刚架模型进行数值分析,验证了该轴向刚度判别法的有效性和适用性。采用实验方法测量计算刚架模型的压杆轴向刚度值,并将刚架模型实验结果与数值分析结果进行对比验证。研究表明:在杆系结构整体失稳之前可能发生局部压杆失稳,轴向刚度判别法能够准确地判断工程中空间压杆的失稳状态。     

(2PRR)~2+R平面并联机构的刚度与固有频率

基于两移动一转动三自由度平面并联机构构造了一种新型五自由度串并混联机器人并对其并联部分,一具有运动冗余和驱动冗余两种不同模式的平面并联机构(2PRR)~2+R进行了运动学分析。首先,建立了三自由度平面并联机构的运动学模型,基于机构的运动学模型推导得到了冗余和非冗余驱动并联机构的刚度矩阵,并且通过求取并联机构各组成构件的等效质量,得到并联机构的质量矩阵;然后,借助系统刚度矩阵和质量矩阵建立的并联机构动力学方程,求得了机构的固有频率方程;最后,通过数值仿真对冗余和非冗余驱动并联机构的刚度及固有频率进行对比分析。结果显示:冗余驱动分支对机构绕Z轴方向角刚度和系统的一阶固有频率均值影响最大,其增幅分别为88.46%和31.50%;对X轴方向的线刚度和系统的二阶固有频率均值影响最小,其增幅分别为52.34%和1.90%。因此,冗余驱动分支有助于提高并联机构的整体刚度,改善机构的动态性能。     

单轴柔性换向机构刚度分析

针对某些场合由于空间有限需要换向的情况,设计了一种单轴柔性换向机构。基于线弹性及小变形理论,推导了圆弧形柔性铰链平面内柔度矩阵各参数的解析计算公式,得到了圆弧形柔性铰链的平面内柔度矩阵,计算出了柔性换向机构内柔性铰链的柔度矩阵,并通过有限元软件对该计算结果进行了验证。推导出了柔性换向机构的刚度以及传动比,并通过有限元软件和实验对该计算结果进行了验证。结果表明:在柔度矩阵各项参数的解析值与有限元仿真值之间的相对误差中,除c22项误差较大(-11.84%)以外,其他项误差均在4%以内;柔性换向机构刚度及传动比的解析值与仿真值之间的相对误差分别为-3.31%和5.27%;柔性换向机构刚度及传动比的解析值与实验值之间的相对误差分别在6%与11%以内。     

内置式平面抗拉柔性铰链的建模及分析

针对内置式LET(Lamina Emergent Torsion)柔性铰链轴向抗拉刚度低的问题,提出了一种内置式平面抗拉柔性铰链。首先全面考虑铰链各部分的变形特点,设计了内置式平面抗拉柔性铰链的结构形式;其次利用弹簧刚度模型推导了该柔性铰链弯曲等效刚度与抗拉等效刚度的理论计算模型,并通过设计实例的有限元仿真分析结果和理论计算值的对比,验证了上述理论模型的正确性;最后,将内置式LET柔性铰链和内置式平面抗拉柔性铰链的弯曲刚度及抗拉刚度进行比较。结果表明,在结构参数相近的前提下内置式平面抗拉柔性铰链的弯曲刚度仅是内置式LET柔性铰链的1.179倍,但抗拉刚度在其57.821~89.496倍之间。这意味着,内置式平面抗拉柔性铰链的抗拉刚度在弯曲刚度没有明显变化的情况下有显著提高。该铰链的性能完全与预期相符。     

假肢膝关节四杆机构的优化与仿真

从满足人体运动过程中假肢与人体的协调性出发,对假肢膝关节部位的构型进行选取,并对该机构进行了运动学分析;针对个人膝关节瞬心轨迹曲线,提出该机构尺寸参数的优化数学模型,对该机构的参数进行优化,使目标函数中机构瞬心坐标与人体膝关节瞬时转动中心理想值之差最小,即该机构的实际瞬心轨迹与理想的膝关节瞬心轨迹相接近,满足人体下假肢膝关节机构协调性的设计要求,通过Matlab优化工具箱进行优化计算并获得机构模型,又应用AD-AMS对机构模型进行运动学仿真,验证优化结果的可用性。     

基于最小二乘支持矢量机的四绳牵引6自由度欠约束并联机器人的静刚度分析及优化

在考虑悬链线的情况下,推导出作用在四绳牵引6自由度欠约束并联机器人的绳拉力与工作平台位移之间的增量关系,从而获得系统静刚度矩阵的解析表达式。根据最小二乘支持矢量机泛化和学习能力强的特点,对工作空间内小样本的数据进行拟合,描绘机构某点处的刚度矩阵及其在主工作平面内三个方向平动的静刚度变化情况,寻找最薄弱的环节,并利用该方法的全局优化能力对机械的结构进行优化设计。分析结果表明,机构横向平动刚度较弱,通过减小机构的长宽比可以有效地增强该方向的刚度。     

高强度螺栓偏心受剪连接接头的受力计算

对用瞬心法分析高强度螺栓偏心受剪连接接头进行了试验验证,并提出了小型偏心受剪连接接头的瞬心半径近似计算公式。     

空间机械臂锁紧机构等效线性化分析及验证

空间机械臂的锁紧机构刚度特性具有非线性特征,在开展整臂动力学分析时需要对其进行等效线性化处理,故本文提出了一种基于六维刚度等效的线性化方法并进行了分析验证。建立了锁紧机构单机在预紧状态下的非线性模型,通过非线性计算获取了锁紧机构各向刚度数值,并将其提供给用于模拟锁紧释放机构的BUSH单元。对机械臂整体模型进行了模态分析以及频率响应分析。结果表明:整臂前三阶固有频率为89 Hz、92 Hz和96 Hz,和试验结果最大相差为3%;各组件加速度响应分析结果与试验结果吻合较好,最大相差为8%,证明了提出的线性化方法的有效性。该方法考虑了各向刚度之间耦合关系,并且不必逐一处理锁紧机构接触面,有较强的工程实用价值。     

求平面运动刚体上点的速度的三种常用方法的比较分析

对刚体的平面运动通常是用合成法或瞬心法分析,相应地求其内任一点速度有基点法、速度投影定理和瞬心法三种方法.但三种方法的使用条件、适用场合、解题时的难易程度各不相同.因而,在实际应用中选择适当的方法非常重要.本文通过分析比较三种方法的异同,以期为读者提供解决求平面运动刚体速度问题的思路和方法.     

移动型3-UPU并联机构静态稳定性分析

使用最小势能原理,对刚性支撑3-UPU并联机构进行了静态稳定性分析。稳定性分析中,将并联机构的连杆分解为包含油液在内的三部分,通过建立并联机构的Lagrange势能函数,得到反映机构静态稳定性的Hessian矩阵,并由此提出了机构不同稳定性状态的比较判据。分析和计算表明,在工作空间中,移动型3-UPU并联机构在由几何构型所确定的工作空间中的静平衡基本上稳定。