基于修正的G-K公式的组合机构自由度的计算

用修正的Grübler-Kutzbach的机构自由度计算公式，计算组合机构的自由度，有时会产生错误的结果。为了正确计算组合机构的自由度，并考虑计算组合机构自由度的方法便于工程技术人员学习和应用，根据修正的Grübler-Kutzbach的机构自由度计算公式，导出组合机构自由度的计算公式，得到机构自由度的一般计算公式；提出计算组合机构自由度的注意事项，给出了组合机构划分为基本机构的方法，并给出了算例。修正的Grübler-Kutzbach的机构自由度计算公式只能用于1个基本机构的自由度计算及各个基本机构的公共约束相同的机构自由度计算；对于一般的组合机构，要用组合机构自由度的公式计算其自由度。组合机构自由度等于各个基本机构自由度的和。     

机构自由度和构件自由度的关系及本质区别

为了避免产生机构自由度和构件自由度两个基本概念的混淆,对它们的本质属性和区别进行了详细的讨论。用广义杆组和虚拟环路的概念,给出了单环路和多环路中任意选定构件的自由度计算方法。通过对平面单环7R机构、滚子从动件凸轮机构、不同自由度的Sarrus机构、2-3RC等典型机构的分析,按机构自由度和构件自由度的关系,把机构分成三类:第一类是机构自由度为1的机构,机构自由度等于所有构件自由度;第二类是机构自由度等于构件最大自由度的机构;第三类是机构自由度大于构件最大自由度的机构。分析结果表明,构件(包括输出构件)自由度是独立位移参数的数目,具有运动形式性质。而机构自由度是使机构所有构件都具有确定位置的全部独立参数的数目,仅仅是一个自然数,没有运动性质可言,机构的自由度与输出构件的选择无关。机构自由度是反映机构整体性能的一个属性,构件自由度反映的是机构局部中某个构件性能的一个属性,两者有着本质区别,在使用这两个概念时要严格区分,不能混为一谈。     

机构中局部自由度和消极自由度判别方法

局部自由度、消极自由度是机构自由度计算的重要指标。结合作者提出的杆组理论,从局部自由度和消极自由度本质出发,分析其存在对杆组参数、杆组自由度、输出参数、机构自由度等参数的影响,推导通过杆组自由度进行局部自由度判断的简易方法,总结常用到的含局部自由度杆组,为机构结构设计提供参考;建立结合杆组参数及输出参数进行消极自由度判断的准则及推论,提出基于元参数表示杆组参数矩阵的方法,更方便对机构中消极自由度及输入副的判断;最后证实了所提理论的方便性和适用性。     

六自由度电液伺服式并联机构的设计

介绍了六自由度并联机构技术的应用，以六自由度运动为研究对象，对六自由度并联机构进行运动建模分析，介绍了六自由度并联机构电液伺服系统的设计。实验结果验证了关于六自由度并联机构运动建模的正确性及电液伺服系统设计的可靠性。该技术具有广泛的应用前景。     

少自由度并联机床的自由度配置

论述了并联机床各分支杆的约束自由度对运动平台自由度的影响,提出了主动链和约束链的概念。在此基础上,讨论了链的自由度同关节自由度的关系、确定约束链机构和各主动链分支杆的关节型式等问题,并给出了并联机床自由度配置的设计实例     

一种六自由度丝传动微创手术器械的设计

为了更好地满足微创手术器械对运动灵活性和工作空间的要求,设计了一种六自由度丝传动微创手术器械。此手术器械的6个自由度包括:肩关节偏转自由度、肘关节俯仰自由度、腕关节俯仰自由度、自转自由度、指关节偏转自由度和手指的开合自由度。本微创手术器械在手指部分设计了快换手指,可以有效的节约在手术过程中更换手术器械的时间,同时减少了手术器械的成本。在手术器械结构设计的基础上对手术器械进行了运动学和工作空间分析。最后进行了运动学仿真,通过比较Solid Works仿真和MATLAB运算中得到的三维空间手术器械末端运动轨迹,验证了手术器械结构的合理性和运动学的正确性。     

塔式起重机动态分析的计算模型

分别按集中参数法及有限元法建立了塔式起重机结构系统的动力学模型．按集中参数法建立的少自由度模型包括四自由系统、三自由度系统、二自由度系统及单自由度系统，时二自由度系统及单自由度系统的结构固有频率给出了简化计算公式。通过实例验算证明，少自由度系统或简化计算公式的计算精度可以满足工程设计的要求。     

多自由度系统准静态刚度理论研究

通过对多自由度系统的模态函数进行分析和研究,探讨了多自由度系统的准静态刚度理论,并分析了多自由度系统在准静态区内动柔度与静柔度之间的理论误差,在机床准静态刚度试验中得到了验证,解决了用单自由度理论研究的准静态刚度试验方法可应用于多自由度机床静刚度测量的理论问题。     

动定振动筛的理论与仿真研究

振动筛的筛箱激振方式分为单自由度激振与多自由度激辗,在简述了单自由度激振特征的同时,提出了多自由度激振的概念,建立了多自由度激振振动筛的动力学方程。通过MATLAB语言编程,采用四阶龙格一库塔法,对该种型式的振动筛作了动力学仿真。分析了该种型式振动筛的工作特点。     

基于基准的定位元件约束自由度分析

为解决工件在定位时需要约束的自由度数和自由度以及定位元件约束工件自由度数和自由度的问题,应用六点定位原理,对各种典型定位实例和定位元件进行了分析。分析表明,工件需要约束的自由度数和自由度由所选择的定位基准几何特征决定,而定位元件约束的自由度数和自由度也由定位元件与定位基准实质接触面几何特征来决定,且其个数都遵循"面三、线二、点一"的规律。     

机构自由度与机械运转故障关系的探讨

本文探讨了机构自由度与机械运转故障关系，揭示了机构自由度的不合理往往是机械运转故障的深层原因之一．为减少运转故障的发生，文章提出了在设计阶段固然应该重视自由度的计算，而在制造维修阶段仍应重视自由度的分析．     

一种冗余自由度机械臂逆运动学解析算法

针对7自由度机械臂逆运动学求解问题,在考虑了空间构型的复杂性和冗余自由度机械臂自运动流形的基础上,提出了一种逆运动学的位置解析算法,即参照"自由度模块化"的概念,进而将仿人机械臂的7自由度划分为两个4自由度的模块化单元。通过控制自由度模块化单元,将复杂的空间构型转化为平面构型,减少了计算的复杂性;同时基于"锚点"和"虚拟连杆"的概念,实现冗余自由度机械臂的位姿参数化,从而实现了机械臂逆运动学快速求解。     

基于单开链和方位特征集的5-DOF串并联构型综合

根据单开链和方位特征集设计了一种5自由度串并联机器人,并对5自由度串并联机器人构型综合和自由度进行计算分析,验证了所提出的机构符合设计要求.再进一步探讨了5自由度串并联机器人的运动学,对并联机构的位置逆解和动平台速度进行分析.运用Adams软件对设计的5自由度串并联机器人进行仿真分析,并验证机构的可行性.结果表明,该机构具有运动比较平稳、工作空间大等特点,对5自由度串并联机构多驱动器控制提供了参考依据.     

子结构分析中主自由度选取方法研究

主自由度的选取对子结构分析准确程度起到了决定性的作用,其缩减质量矩阵以及分析结果的准确程度将取决于主自由度的数量和分布情况。为了研究子结构分析中主自由度的选取方法,以转向架构架为例提出了选取主自由度的一些方法准则。通过实例计算分析表明,所提出的主自由度选取方法是行之有效的。     

面向公差技术的几何要素自由度表示与操作及其应用

描述了几何要素的本征方向和本征自由度概念、几何要素自由度的表示方法和约束自由度的计算规则。根据基本几何元素的几何特征以及与基准要素的位置关系确定了几何要素的本征方向,根据几何量测量原理,提出了基准要素约束自由度的计算方法,建立了基准体系约束自由度的计算规则。根据公差类型与基准要素和目标要素的关系,建立了公差设计正确性、完整性验证的具体规则,提出了基于自由度分析的公差标注正确性验证方法。     

有关“工程变自由度机构”的几个问题

讨论了工程变自由度机构的概念和分类,阐述了其功能,总结了变自由度机构的两个主要运动规律,简述了变自由度机构和变胞机构的区别和联系.     

平面机构自由度的计算

平面机构的自由度是指构件相对于参考系所具有的独立运动的数目。通过介绍平面机构自由度的计算以及在计算自由度时应注意的问题。分析了自由度对平面机构的结构特性和新机构的设计具有重要意义。     

一种少自由度并联机构的自由度及运动特性分析

提出一种非对称少自由度空间并联机器人机构，用螺旋理论分析了该机构的运动特性和自由度，进一步对自由度的性质进行了讨论，从而为该机构的深入研究奠定了基础。     

齿轮误差多自由度理论

目前,对齿轮齿面开展三维拓扑测量已成为研究热点,但对齿面空间误差理论分析还未引起足够重视。基于运动学原理,对齿面空间多自由度进行分析并参数化,完成齿面多自由度表征。通过对齿面综合误差分解为0阶、1阶和高阶误差,分析各阶误差与齿面自由度的关系,指出误差的产生实质是齿面存在未受约束的自由度,为齿面误差评定建立了理论基础。基于上述误差多自由度理论,提出通过齿面正交距离回归求解齿面自由度参数,进而建立多自由度齿面实现齿轮各项误差多自由度评定的方法。应用该方法对一右旋斜齿轮进行误差测量和评定,测量分别采用特征线测量方式和拓扑方式,评定结果验证了齿轮误差多自由度理论和基于多自由度回归齿面评定误差方法的正确性,为齿轮整体质量检测提供了理论基础和技术手段。     

基于几何精度与定位法线的工件自由度判定方法及应用

为判断机床夹具设计中工件的定位状态，以建立工件工序需求自由度与工件定位判定自由度相统一的数学模型为目标，从零件几何精度的标注模式出发，以工件定位法线数量及其几何关系的几何定理为理论依据，分别建立工件几何精度的标注自由度模型和工件定位自由度模型，基于上述两自由度模型建立工件定位状态判别规则判断工件定位合理性。以某加工工件为实例，介绍工件标注自由度模型及定位自由度模型的建立过程和工件定位状态的判定。该方法实现了自由度从工序需求到定位判定的统一，为计算机辅助夹具设计中自由度的判定建立基础。