含变自由度力自适应复位组合柔顺副的汽车门锁机构

基于提出的新型变自由度组合柔顺副，构建了具有奇异位置运动确定和力适应复位特征的变自由度柔顺五杆机构。根据不同驱动方式和不同限位边界，该柔顺机构可实现铰链四杆机构、平面五杆机构、曲柄摇块机构和摆动导杆机构4种运动模式及模式间切换。为了单驱动实现电动开启、电动保险，新型柔顺机构构造的电动开启支链通过多运动模式完成汽车门锁的多工况确定运动及复位运动。各工况下柔顺副扭簧中心槽内的漂移量作为机构柔顺适应性指标，可衡量柔顺支链与其他支链的运动兼容性。     

具有力约束的汽车门锁欠驱动空间机构

以汽车门锁开启支链占用空间少、高效驱动和高端多功能为目标,对单回路空间机构进行构型综合,得到可实现电动开启的RRRSR机构;针对电动开启支链适应手动开启运动的兼容性需求,减少RRRSR机构运动副约束,得到RRSSR欠驱动机构,使得机构与其他支链的运动兼容;通过对该机构运动副增设扭簧力约束,保证了机构运动柔顺性和稳定性;以特定方向投影进行方程变量降维,使得所构建的空间RRRSR机构运动学方程变量最少,解析求得输入角和输出角关系式.仿真结果表明,具有力约束的汽车门锁RRSSR欠驱动机构既能完成电动开启过程,又能在手动开启工况下具有运动兼容适应性.     

面向车门锁电动吸合开启优先功能的凸轮摆杆柔顺连杆组合机构

针对高端汽车门锁电动吸合及开启优先功能需求,提出了凸轮摆杆柔顺连杆组合机构,构造了双凸轮单摆杆和含弹簧构件四杆机构的组合机构,结合限位块、接触状态、凸轮间歇运动、型面突变等构件特征,可实现柔顺自适应滚滑、刚性拨动、避让释放3种运动模式及各模式间切换;嵌入锁内棘轮棘爪锁紧机构,将组合机构转化为电动吸合与开启支链;对应汽车门锁电动吸合、手/电动开启及复位、吸合复位3种工况,以相应驱动方式和运动边界条件,研究分析了吸合运动与锁内现有支链的运动兼容功能、开启优先功能、吸合卡止情况半锁开启功能。将机构及驱动嵌入车门锁进行仿真,研究了全工况开启凸轮与摆杆、摆杆与棘轮、棘轮与棘爪的接触力;机构仿真实现各功能动作的时间与车门锁设计要求匹配,其由半锁到全锁的吸合过程时间为420.97 ms,复位时间为29.03 ms,手动开启时间为622 ms。     

用于单驱动电动开启门锁保险支链的双层柔顺间歇机构

针对汽车门锁单电机驱动实现电动开启及电动保险功能的需求,基于恒力弹簧弹性力不随行程变化而改变的特性,构造了协同电动开启和电动保险支链运动的新型双层柔顺间歇机构.正向驱动组件由撑杆通过杠杆支撑刚化拨杆拨动型面拨盘;反向驱动组件由拨杆受拨盘扭簧力阻力作用与撑杆脱离,拨杆绕杠杆中心旋转,顺应拨盘型面滚滑.该机构有初始支撑保持、刚性支撑拨动及柔顺避让适应型面多种运动模式,正反向转动实现双层多运动模式切换.该机构在门锁狭小空间内仿真,可实现多工况下开启机构与保险机构的确定运动与复位运动;比较拨杆与保险盘的接触力,使用恒力弹簧时最大值较小且变化幅度平稳,满足与其他支链兼容适应性.仿真结果表明,机构在30.8 ms内实现单独解保险,97 ms内顺序实现解保险及电动开启,68.9 ms内实现单独上保险.     

电动开启汽车门锁的传动机构连杆轨迹研究

汽车门锁作为汽车车身的重要附件,其操作性和可靠性关系到汽车的安全和使用性能。针对未来新型汽车对车门开启功能的新要求,以现有汽车侧门锁为研究对象,提出一种可实现电动解锁功能的传动运动链;针对电动开启运动链中连杆传动机构在解锁运动过程中与齿条传动匹配问题,以理论接触点期望轨迹为一条平滑曲线为目标;基于单开链方法,构建具有解耦降次特征的运动学方程组;采用优化-连续法,同时考虑机构运转平稳、尺寸合理等条件,求解出传动机构连杆末端输出点最佳逼近期望轨迹的机构尺寸,为新型汽车门锁传动链研发提供参考。     

汽车侧门锁弹簧连杆应急快开机构及其性能分析

针对某汽车侧门锁紧急情况下开启需求,提出了弹簧连杆应急快开机构,可实现小开启力和优先级高的开启操作。以奇异位形、棘轮棘爪接触状态和限位接触状态为划分依据,研究了不同工况下应急开启支链在运动过程中的多运动模式和变拓扑结构;经过静力学分析,得到了应急开启的必要条件;通过Adams软件仿真,验证了应急开启支链在车门锁内快速开启的可行性;用控制变量法对应急开启支链的开启时间和开启时间一致性进行研究,主弹簧刚度在5～7 N/mm内,预载荷在75～85 N范围内,主弹簧最大储能位置偏移小,满足开启时间的一致性。提出的弹簧连杆应急快开机构嵌入汽车侧门锁内,满足小开启力、高优先级和开启时间的要求,为应急快开支链设计及性能优化提供了重要理论依据。     

轨道平台位姿调整的多模式2R2T并联机构设计

环形轨道平台作为核主泵中空法兰螺栓在线运维装置的运行基准,其位姿快速精准调整是保证中空螺栓缺陷高效检测的核心技术。从几何形位、力平衡两个视角分析环形轨道平台的位姿调整需求,基于方位特征集理论,巧妙利用同轴共面U-U构型,综合出新型多模式2R2T冗余并联机构,其可通过变模式实现水平度(平面两轴旋转2R)和同心度(平面运动2T1R)的3R2T位姿调整;分析了2R2T机构运动模式切换机理,以刚化支链运动副及改变支链位姿实现运动模式的切换;以SPS冗余支链实现轨道平台支撑,保证机构调姿时力平衡及力操作。阐述了环形轨道平台位姿有序调整步骤;真空吸盘与支链运动副和末端快速夹具形成了期望柔顺支链模块,实现机构支链快速安装、切换和拆卸。     

考虑运动副油膜特性弹性连杆机构动力学研究

具有一定润滑条件的弹性连杆机构,其运动副之间的油膜力对机构的动态响应有一定的影响。根据三维Reynolds方程及Sommerfield条件,考虑油膜厚度变化产生的油膜挤压效果,建立计入油膜刚度特性的弹性连杆机构分析模型。并对连杆两端点处运动副油膜扰动力及相对轴线轨迹进行了实验研究和理论分析。     

柔顺机构PRR伪刚体模型的研究

在已有伪刚体模型的基础上,将柔顺机构里大变形柔顺杆的轴向变形和横向变形的影响都考虑进去,增加伪刚体模型的自由度,提出一种具有两个转动副和一个移动副的多自由度伪刚体模型。该模型将4个不同长度的刚性杆件用一个拉压弹簧和两个不同刚度系数的扭转弹簧依次连接,进而建立柔顺机构中大变形柔顺杆的PRR伪刚体模型。模型的参数运用二维搜索和线性回归法求得。通过数值分析计算,将该伪刚体模型与1R、和PR伪刚体模型以及柔顺杆的末端轨迹进行分析对比,验证了PRR伪刚体模型能够更加精确地反映柔顺杆末端轨迹的变形特征。     

输入受限的轧机液压伺服系统多模型切换控制

针对轧机液压伺服系统随工况变化所引起的弹性刚度系数及外负载力跳变问题,在输入受限的情况下,提出了一种具有L2增益的鲁棒抗饱和多模型切换控制策略.首先,建立了轧机液压伺服位置系统在不同工况下的多模型集;其次,应用共同Lyapunov函数及稳定性理论证明了输入受限切换系统具有L2增益稳定性,并采用LMI方法设计了抗饱和状态反馈控制器.基于切换易实现原则,根据液压缸压力的变化作为各子控制器切换的依据.仿真及实验研究结果验证了本文所设计控制策略的有效性.     

双稳态平面并联机构

以提高多自由度并联机构的运动性能为目标,探索柔顺双稳态机构在克服并联机构力奇异问题中的应用。提出一种双稳态凸轮柔顺机构,利用双稳态机构在非稳态位形的非零内力,为并联机构提供柔顺过驱动输入,利用柔顺过驱动输入消除并联机构在运动奇异和力奇异位形时的运动或操作力不确定性。以平面五杆2-DOF并联机构为例进行了机构工作空间分析、运动奇异位形分析、以及力奇异位形分析。计算结果证明采用提出的双稳态凸轮柔顺机构能实现该平面2-DOF机构奇异位形的控制。     

空间连杆机构实现曲面精加工方法研究

与自由曲面相比,直纹面是一参数直线集,由直线L在空间沿轨迹曲线Γ运动得到,其加工方法技术较复杂,成本高。利用空间连杆机构结构简单、控制容易、运动连续等特点,主动曲柄的连续转动驱动机构运动,同时改变机构杆长、副长或扭角,可使起始点于连杆端点的刀具沿连杆运动曲线作主运动,并沿该连杆本身作直线进给运动,完成直纹面的切削加工。该方法技术原理简单成本低,并能实现高效率,高精度的曲面零件连续线接触精加工。     

一种全柔顺六稳态机构的设计

多稳态机构因不需输入能量就可保持多个稳定平衡状态而在生产生活中得到越来越广泛的应用。全柔顺多稳态机构免装配、无摩擦、低能耗,但因为柔顺片段大变形时容易产生应力集中、输出非线性等原因,全柔顺多稳态机构的设计难度较大。提出一种全柔顺六稳态机构的设计方法,由两个临界跳转力不同的双稳态机构和一个柔顺片段组成机构,成功实现六个稳定平衡状态。对柔顺片段用伪刚体模型法建模,并通过比较两部分结构的力-位移特性给出机构具有六个稳定平衡状态的条件,从而避免了非线性分析;考虑机构的实际运动给出柔顺片段的刚度范围计算公式,设计者可据此选择合适的刚度完成全柔顺六稳态机构的设计。用ANSYS得到的输出力特性和样机测试证实了该设计方法的正确。     

基于障碍Lyapunov函数的双臂空间机器人捕获卫星柔顺控制

空间机器人捕获卫星操作过程中不可避免地会与卫星接触、碰撞，此过程中若未对其关节进行有效的保护，很容易造成捕获操作失败，因此提出在各关节电机与机械臂之间添加一种弹簧阻尼机构，该机构不仅能够实现碰撞冲击能量的吸收及柔性振动的抑制，还能配合设计的柔顺策略实现捕获操作的柔顺化。分别利用含耗散力Lagrange方程与Newton-Euler方程导出了碰撞前的双臂空间机器人与卫星分体系统动力学方程；结合Newton第三定律、捕获点的速度及闭链几何约束获得了捕获完成后的混合体系统动力学方程，且通过动量守恒关系计算了碰撞冲击效应与冲击力；基于障碍Lyapunov函数设计了一种状态约束控制方法，实现了轨迹的高精度跟踪；采用模糊自适应控制器对系统的不确定项进行拟合，解决了系统参数不确定的影响。通过Lyapunov定理证明了系统的稳定性，并利用数值模拟验证了缓冲机构的抗冲击性能及所提柔顺策略的有效性。     

分布式全柔顺机构伪刚体建模

分布式全柔顺机构不包含刚性杆件和运动副,其运动与能量的转换完全由柔顺构件的变形来实现,具有结构简单、质量轻和无关节间隙等优点.以J型储能脚为例研究此类机构伪刚体建模方法.为了提高模型精度,将柔顺机构等效成弹性铰接多刚体系统,基于柔顺构件的几何形状和刚度分布提出伪刚性段划分的曲率原则与刚度原则,给出等效关节扭簧常数的修正计算公式.应用影响系数理论给出弹性铰接多刚体系统受力变形的计算公式.通过与有限元计算结果对比,讨论伪刚体模型分段方法、段数和扭簧常数等因素对模型精度的影响,验证基于几何形状和刚度分布的伪刚性段划分方法的合理性,并获得了J型储能脚合理的划分段数和修正系数值.本建模方法不仅适用于开环分布式柔顺机构,还可以进一步应用于闭环分布式柔顺机构的伪刚体建模.     

基于Bricard机构的客机舱门多模式运动开启机构设计

舱门相对机身全方向位姿调整是舱门与机身外表面平滑连接、机身内外可靠密封的前提。针对现有提升臂4R机构串接铰链臂机构的开启支链不能实现舱门位姿全方向调整,提出以面对称Bricard机构代替4R机构的新型飞机舱门开启支链,与平行杆机构2-S-S支链构成3支链舱门开启并联机构。分析了Bricard机构6R、4R运动模式及模式切换条件;基于并联机构方位特征集理论,进行舱门开启机构不同模式下方位特征集分析,验证了串接铰链臂面对称Bricard机构6R模式、4R模式及模式切换可实现飞机舱门提升及全方向位姿调整;机构方位特征集揭示舱门机构提升、调整和旋转运动过程具有1个自由度及选取不同独立元素的3种运动模式：6R提升运动,球面4R调整运动,铰链臂旋转开启运动。嵌入面对称Bricard机构开启机构使得舱门能够全方向进行姿态调整,为飞机舱门开启机构的设计提供了新的思路。     

基于螺旋线矢力的一类三自由度对称并联机器人结构研究

针对二转动一平动(2R1T)三自由度并联机器人,基于螺旋理论,提出了可能的支链方案.分析了支链只存在单约束线矢力的情形,利用互易螺旋,得到支链运动副组合及其相应的设计原则.由于空间线矢力对转动与平动自由度都有影响,讨论了此类并联机器人自由度与约束线矢力空间分布之间的关系.综合支链运动副设计原则与机构设计所需线矢力空间分布,可得到符合实际应用的具有2R1T运动特征的并联机器人.通过对3-RPS三自由度并联机构的分析,具体说明了空间线矢力与并联机构自由度之间的相互影响.同时,此种机构综合方法也适用于其它少自由度并联机构构型的综合与优化设计.     

多源不确定性下平面变胞机构运动可靠性分析

变胞机构可根据环境和工况的变化及需求,进行重组和重构,在机器人领域得到广泛应用.变胞机构可变拓扑结构特性,使得分析多源不确定性下变胞机构全构态运动可靠性更为困难.以多源不确定性下平面五杆变胞机构为研究对象,提出一种适应交变温度工况的变胞机构全构态运动可靠性分析方法.建立温度载荷下连杆制造公差-热变形、关节配合公差-热变形的耦合模型,采用服从截断正态分布的随机参数和区间参数描述连杆尺寸、转动副和移动副间隙的不确定性,基于变胞特性建立变胞机构全构态运动误差传递模型,结合区间优化算法和蒙特卡洛算法建立多源不确定性下变胞机构全构态运动可靠性模型.基于提出的方法,分析了交变温度工况下变胞机构全构态运动可靠性分布规律,并分析了不同孔轴配合、连杆公差等级及其热膨胀系数对变胞机构全构态运动可靠性的影响规律.     

一种虚拟凸轮连杆组合机构

提出了一种虚拟可变凸轮连杆组合机构的设想。该机构应用单片机控制技术驱动步进电机，以实现原凸轮机构从动件的运动规律，从而由一种机构实现多个要求的连杆点轨迹曲线。文中对这一方案的实现和应用前景进行了具体的探讨。     

基于VB和ADAMS的平面四杆机构连杆曲线的仿真与分析

通过对平面四杆机构进行运动分析,得到连杆上任意一点的坐标,然后基于Visual Basic 6.0开发出平面四杆机构的运动仿真程序,动态演示机构的运动规律并绘制出连杆上任意点的轨迹曲线,并得到连杆曲线的弧长、结点数、变曲点、回转数等几何特征。同时,应用ADAMS获得了连杆曲线以及连杆上任意一点的位移、速度、加速度曲线,由ADAMS得到的连杆曲线与在VB中所得的连杆曲线一致。