平面连杆机构的自调及其允差的分析研究

以V－V－Ⅳ-Ⅲ运动副配置的无过约束平面曲柄滑块机构为研究对象，分析了机构自调的机理及其自调时圆柱副中的位移协调规律，根据移动副中的自锁条件导出机构能够实现自调的条件，在此基础上，得到机构能够实现自调的允许误差角，为消除或减小过约束机构结构的采用以及机械的精度设计提供了理论依据。     

基于自调的平面曲柄摇杆机构运动副的合理配置

无过约束自调机构已成为当前机构创新设计的主要方向。本文详细分析了无过约束曲柄摇杆机构能够实现自调的机理和条件 ,并利用矢量旋转的数学方法建立了该机构自调时圆柱副中的位移协调方程 ;在此基础上 ,分析了两种不同运动副配置时机构的自调特性 ,据此得到了曲柄摇杆机构的运动副合理配置型式 ,同时 ,得出一些对自调机构结构设计具有指导意义的结论     

平面曲柄摇杆机构自调结构的分析与设计

对高效、高稳定性及低成本的无过约束自调机构的研究是基于约束不确定的稳健设计的最重要方面。详细分析了无过约束机构能够实现自调的机理;提出无过约束平面曲柄摇杆机构自调性分析的方法,得到机构能够实现自调的允许误差角;得出一些可以指导自调机构结构设计以及运动副形位公差确定等方面的结论和原则。从而为科学地、而不是经验地设计自调机构提供了理论依据。     

含消极运动副的单闭环非过约束机构构型设计

为减弱过约束机构中严格的运动副轴线间几何约束关系,降低机构的装配误差和难度,提出一种引入消极运动副的单闭环非过约束机构构型设计方法。给出了引入消极运动副的非过约束机构自由度分析方法、非过约束机构的设计原理及设计流程。针对过约束Goldberg机构,通过在同一转动副中添加2个消极运动副R,得到非过约束Goldberg机构RSRRR。通过螺旋理论证明了过约束/非过约束Goldberg机构在运动学上完全等效,并对非过约束Goldberg机构输入输出运动参数求解,从而验证了本文提出的单闭环非过约束机构构型设计方法的正确性。     

平面3-■RR并联机构过约束分析及自调结构设计

分析了平面3-RRR三自由度并联机构中存在的过约束及其有害影响,详细讨论了在保证3-RRR并联机构平面运动特性的情况下无过约束自调结构的设计问题,得出了几种新的平面三自由度并联机构运动副配置方案,深入分析了2-RCS-RRR结构的自调特性。     

平面闭链六杆机构的自调结构及允差的研究

分析了串联watt型六杆机构的无过约束结构、自由度配置及在此配置下的自调与允差。结果表明:多回路机构只有按每一回路的零过约束配置设计,才能确保整个机构的无过约束,且每一回路内存在自调构件时,机构较易实现无过约束配置;公共铰链采用V级副时,机构能同时保持平面运动特性;公共铰链的形位误差会直接影响两个回路的平面约束不确定性。     

平面3-(R)RR并联机构过约束分析及自调结构设计

分析了平面3-RRR三自由度并联机构中存在的过约束及其有害影响，详细讨论了在保证3-RRR并联机构平面运动特性的情况下无过约束自调结构的设计问题，得出了几种新的平面三自由度并联机构运动副配置方案，深入分析了2-RCS-RRR结构的自调特性。     

平面5R并联机器人约束误差影响分析

少自由度并联机器人中的过约束构型,具有结构简单、刚度大的优点,但其依赖运动副轴线间的特殊几何约束关系,如平行、垂直、汇交于一点等,来实现预期的动平台自由度。此类机构有对几何约束条件敏感的缺点,约束误差的存在将对机构产生一系列不良影响。基于此,以平面5R并联机器人为对象,在分析其过约束特性基础上,研究运动副轴线几何约束误差导致的回路封闭变形协调条件。应用矩阵力法计算强制装配引起的机构附加内力以及连杆的变形,从而分析动平台的寄生运动以及机构的应变能波动。对一种具体的5R并联机器人进行仿真分析,计算结果揭示了过约束机构对运动副轴线几何约束误差的敏感性以及约束误差与过约束共同作用下对并联机器人性能的影响机理。     

纸杯机卷封装置运动特性分析与纸杯成型质量控制

纸杯机卷封装置的运动相对复杂,在对纸杯成型工艺及纸杯机卷封装置组成结构分析的基础上,利用Pro/E软件,建立了基于虚拟样机技术的卷封装置模型,主要包括凸轮机构、连杆机构、曲柄滑块机构等传动机构,以及工艺执行机构抱合器.并利用Pro/E中的“机构”模块对所建立的卷封装置模型进行了运动仿真,绘制了执行机构的运动曲线图.通过运动特性的分析,证明了该模型的正确.同时分析了卷封装置中凸轮的磨损状态,以及对纸杯成型质量的影响,为提高产品质量提供了设计依据.     

含过约束力偶的少自由度并联机构的受力分析

少自由度并联机构常常含有过约束,受力分析时就会出现静不定问题。对静不定机构进行受力分析时,为求出全部的未知量不仅要建立所有构件的力和力矩平衡方程,还要建立相应的补充方程。以含有过约束力偶的2次静不定的4-UPU并联机构为例进行受力分析。得到机构的自由度和位置反解。通过列出构件的力、力矩平衡方程和补充方程求解4-UPU并联机构处于某一位置姿态时的运动副约束反力以及与作用在机械上的已知外力和各构件的惯性力相平衡的主动力,并给出主动力和主运动副约束反力的一组数值计算结果。在分析时把运动平台与分支连接处的运动副拆开作为主运动副。首先,通过部分力和力矩平衡方程,以及补充方程确定主动力和主运动副的约束反力。然后,从上向下逐一考虑各构件的平衡,利用剩余的力、力矩平衡方程求解其他运动副的约束反力。即该方法在受力分析时能够实现部分力解耦。过约束分为过约束的力和过约束的力偶,该原理可以推广应用于其他的静不定并联机构,其中包括机构含过约束力的情况。     

调节阀气缸活塞执行机构的自调结构分析

在对气缸活塞执行机构进行过约束分析的基础上,为机构的自调结构设计,提供了设计思路。     

机构中过约束判定的新方法

将前期研究中提出的基于杆组参数矩阵的交集规则及过约束判断方法推广到更为一般的过约束机构。从过约束产生的本质出发,讨论了刚性闭合、通过运动链闭合、通过单个运动副闭合,及其过约束,得到了单环路机构中过约束判断的两个准则。对于较复杂机构,借助“结构流程图”的辅助分析,依据闭合方式,通过分析每个闭合过程中对应的杆组参数矩阵来确定过约束。分析了两个典型机构中的过约束,所得结果与实际一致,证明所提方法的方便性和实用性。     

平面闭链机构中过约束分析的研究与应用

由于不可避免的制造误差，平面闭链机构中广泛存在的过约束，导致对机械性能的一系列有害影响。因而越来越受到机械结构设计者的重视，提出了多种机构过约束的分析方法。但是，这些方法还存在一些不足，还需进一步发展完善。因此在深入、系统研究这些方法的基础上，重点介绍了其中两种较好的方法，提出了一些新的见解，并总结出了一些完善过约束分析方法及其在消除或减小过约束影响设计、应用方面的结论和原则。     

无隙钢球精密传动啮合副滑动特性研究

针对无隙钢球精密传动啮合副中钢球滚滑现象对传动精度的影响,运用啮合原理和转化机构运动学分析方法,提出采用弧长差表征啮合副滑动特性的方法,阐释了无隙钢球精密传动啮合副传动过程中钢球滑动产生的机理。建立了理论分析数学模型,分析了滑滚状态下啮合副在啮合传动过程中相对滑动速度和滑动率的变化规律,并绘制了其变化曲线。建立了无隙钢球精密传动啮合副三维实体,并利用ADAMS进行了运动学仿真分析。结果表明,啮合副传动过程存在微量滑动,钢球与中心盘啮合处的滑动速度和滑动率较大,磨损也较严重。     

化学镀Ni—B合金与有机钼对金属基体的双重保护

采用表面镀层和润滑油中加入某些添加剂，使两者产生协同效应，是减少相对运动的零件表面间摩擦磨损的一项有效措施，本文研究了Ｎｉ－Ｂ合金镀层与油溶性有机钼的联系及摩擦磨损机理，摩擦磨损实验结果表明，Ｎｉ－Ｂ合金镀层与油溶性有机钼（ＭｏＤＴＰ）有良好的协同效应，可大幅度提高运动副的减摩性和耐磨性，如Ｎｉ－Ｐ合金镀层经４０℃热处理，油中加ＭｏＤＴＰ比４５钢基础油润滑下，耐磨性提高１２．８倍，摩擦系数降低５４     

间隙和接触尺度对运动副自由度影响的研究

结合自调机构的设计，研究了间隙和接触尺度对运动副自由度的影响，将机构结构理论与工程实际相结合，对运动副自由度的确定进行了修正。     

制造误差对过约束机构性能影响的研究

针对平面闭链机构为超静定的过约束结构和制造误差的非平面性，将结构力学中处理超静定结构的力分析法与平面连杆机构的动力分析相结合，以构件的扭转变形和弯曲变形为变形协调条件，建立了考虑非运动平面过约束的平面加杆机构动力学分析模型，仿真结果揭示了制造误差对过约束机构性能的影响。     

含有 a~k 的平面机构运动分析的演变结构法

本文根据移动副的运动特性，提出了对含有哥氏加速度的平面机构进行运动分析的演变结构法。该方法的主要特点是：选取重合点时无需进行构件扩大。     

Speed and force criteria for the proximity to singularities of parallel structure manipulators

The criteria of proximity to singularities of parallel structure mechanisms are considered. The criteria are based on the relative moments of forcing screws acting on the output unit of the mechanism and kinematic screws acting at the input of kinematic pairs.