基于SimMechanics的平面五杆变胞机构动力学分析

构态转换是变胞机构研究中的一个重要环节,在构态发生变换的时刻机构会发生振动,影响机构的稳定性。以一个五杆变胞机构为例,利用SimMechanics建立了动力学模型,验证了在构态变换时的振动效应,分析了不同的初始条件对变胞机构动力学性能的影响,得到了构态转换时刻机构的动力学曲线,并证明通过改变机构输入可以有效抑制构态转换时刻的振动,改善机构的运动性能。     

五杆变胞机构构态变换的运动性能分析

构态变换是变胞机构应用中的一个重要环节,在构态发生变换的时候机构的运动变得不连续,使机构的运动性能发生变化.以一个五杆变胞机构为例,验证了在构态变换时的冲击效应,分析了不同的构态变化初始条件对变胞机构运动性能的影响.研究结果表明,即使是在低速条件下,机构在构态变换也会产生较大冲击;通过改变机构在构态变换时输入构件的运动...     

考虑杆长误差的变胞机构运动可靠性分析

变胞机构可按需进行构态转换以适应于不同的工况,故拥有良好的应用前景.以一种基础变胞机构为例,先划分构态以简化机构,采用环路矢量法进行各分构态的运动学分析,在此基础上,采用矩阵法与一阶泰勒展开建立机构各构态及变胞时刻的运动学误差模型,类比强度-应力干涉理论建立可靠性通用模型,并对其进行数值仿真计算.研究结果得到了特定情况下各分构态随时间变换的运动学变化规律及可靠度变化规律,以及杆长误差对变胞时刻可靠性影响的大小,为变胞机构可靠工作及其工程应用提供了一定理论参考.     

五杆机构构态变换过程中的动力学特性研究

变胞机构的构态变换是变胞机构应用中的一个重要分支。为了对变胞机构在构态转换时的瞬态运动学和动力学进行研究,得到约束变胞机构的构态变换过程中存在的冲击和振动对机构的影响。利用Lagrange方程建立了一种约束变胞五杆机构的动力学模型,并对其进行动力学分析,应用Matlab/Simulink软件对机构中变胞副的速度、加速度信号进行数值分析,得到了弹簧刚度、转动惯量这些参数变化时对变胞副在构态变换过程中的冲击和振动的影响,结果表明,当改变弹簧刚度和转动惯量时,构态变换中的冲击振动减弱。     

基于ADAMS变胞机器人构态变换研究

变胞机构广泛应用于制造业和机器人业。根据变胞机构的运动原理,针对具有三个构态的变胞机器人进行构态变换研究。在UG中建立三维模型,利用ADAMS软件对这三个构态进行构态变换仿真,得到了构态一向构态二和向构态三变换时Y方向位移、速度、加速度、动能曲线。构态一向构态二变换时有柔性冲击,需要控制其变换以减少柔性冲击;构态一向构态三变换时比较平稳。     

基于ADAMS的变胞机构动力学仿真

随着对变胞机构研究的深入,如何用虚拟仿真软件对变胞机构进行动力学仿真是一个急待解决的问题.通过对一个简单的变胞机构的构态变换过程进行分析,初步研究了如何利用adams软件对变胞机构进行建模和动力学仿真.将仿真结果与使用MATLAB建立数学模型计算的结果相比较,从而验证了其正确性.     

新型可控变胞式码垛机器人机构动态优化

变胞机构发生构态变换时,不可避免地会造成冲击,严重时将导致系统失稳。因此需要对变胞机构进行动力学优化研究,降低变胞机构构态变换时受到的冲击力,提高变胞机构的动态稳定性,对变胞机构在实际应用中的推广至关重要。以面向任务可控变胞式码垛机器人机构系统为研究对象,在实际运行下机构系统在单自由度和两自由度构态变换时的全构态非线性动态模型的基础上,考虑机构属性、材料参数、控制参数以及内冲击激励对机构系统动态性能的影响,运用遗传算法对系统进行动力学优化,先后针对系统的机构属性和材料参数建立了参数优化数学模型,运用遗传算法对系统进过优化计算,提高了系统的动力学性能。     

平行四边形变胞移动机构的构态变换随机性分析

变胞机构在运动过程中可以实现不同的构态变换。为了研究变胞机构构态变换过程中的随机性影响,建立一种常见的平行四边形变胞移动机构模型。以等效阻力梯度模型为基础,对机构进行动态静力学分析,并最终对其构态变换过程进行研究。分析不同参数变化时,对平行四边形变胞移动机构构态变换过程中的随机性影响,得出转速、杆长、外力、外力矩不同参数变化情况下构态变换过程中产生的随机性影响。结果表明：随着转速、外力、外力矩的增大,使变胞机构构态变换过程中更容易产生随机构态,杆长的影响不明显。研究结果对于未来如何利用和控制具有作业任务的变胞机构中的随机构态起到借鉴作用。     

基于CATIA和ADAMS的变胞机构两构态动力学仿真及分析

应用扩展Assur杆组的变胞机构组成原理,组成2自由度2环路变胞机构,并用CATIA建立其三维模型,导入ADAMS中进行该变胞机构的两个构态的动力学仿真。根据仿真结果曲线对比分析两个构态下主要构件的运动情况。该变胞机构在c固结变胞构态时相对于d固结变胞构态有更大的位移、速度、加速度和动能,但d固结变胞构态比c固结变胞构态相对来说更加稳定。为该机构的进一步优化奠定了基础。     

一种约束变胞筛分机构的建立与动态仿真分析

变胞机构已成为当前国际机构学理论研究的前沿课题,通过对变胞机构的研究,可以利用变胞机构的构态变换性质来设计一些新的变胞机构.本文在前人研究的基础上,通过常见的平面五杆机构,改进建立了一种新型约束变胞筛分机构,为了研究机构变换过程中的物料筛分过程,对此机构的构态进行了动态静力分析,得出相应的速度、加速度、角加速度、惯性力和惯性力距.最后,利用ADAMS软件建立了仿真模型,分析了筛箱的动力学特性,可以验证分析的正确性,同时可以将变胞机构的随机构态应用到生产实际中.     

DYNAMIC MODELING OF METAMORPHIC MECHANISM

The concept of metamorphic mechanism is put forward according to the change of configurations from one state to another. Different configurations of metamorphic mechanism are described through the method of Huston lower body arrays. Kinematics analyses for metamorphic mechanism with generalized topological structure, including the velocity, angular velocity, acceleration and angular acceleration, are given. Dynamic equations for an arbitrary configuration, including close-loop constraints, are formed by using Kane's equations. For an arbitrary metamorphic mechanism, the transformation matrix of generalized speeds between configuration ζ and ζ+1 is obtained for the first time. Furthermore, configuration-complete dynamic modeling of metamorphic mechanism including all configurations is completely established.     

构态变换有碰撞的变胞机构动力学性能分析

在许多变胞机构构态变换的方式中均伴随有构件之间的碰撞。碰撞势必在机构中产生振动。以一个平面五杆变胞机构为例,利用拉格朗日方程和碰撞动力分析方程建立了构态发生变化时有碰撞的情况的动力分析方法。研究表明:在变胞机构的构态转变过程中,由于碰撞的存在则机构中将会产生一定的振动。施加于机构上外力的大小对机构是否能够顺利实现构态变换及机构在构态变换时机构振动的时间有比较明显的影响。     

METAMORPHIC MECHANISMS AND THEIR CONFIGURATION MODELS

0 INTRODUCTION Mechanisms are fundamental PartS Of machines and robots, and ~ the central pieces for aPPliedInathematics. Mathematical tools like topological graph['], algebra['l, geometry['], and screw theoryL',']have been used to analyze and synthesize mechanisms. The study revealed new mechanisms and.onsbeti..,[6'7], and alternatively Presented new aPPlications['J for traditional mechanisms.New deployable mechanism was found in the study 'of truss,tru.tume[9] and used as a highlyco…     

面向构态切换稳定性的约束变胞机构可靠性优化设计方法

为获得稳定、可靠的构态切换能力而开展可靠性优化设计是降低约束变胞机构运动功能失效概率的关键。基于多构态欠驱动约束变胞源机构的组成原理建立了含变胞运动副的扩展Assur杆组的模块化受力分析模型。根据变胞运动副的等效阻力梯度模型，考虑系统内外部误差的随机性，利用可靠性理论建立了约束变胞机构构态切换能力的概率评估模型。基于可靠性评估及可靠性灵敏度分析，提出了面向约束变胞机构构态切换稳定性的可靠性优化设计方法，进而针对可靠性灵敏度较高的结构参数随机变量的公差进行优化设计，使优化后的设计方案同时满足可靠性和经济性要求。最后，以折纸变胞机构为例，验证了提出的可靠性优化设计方法的可行性和有效性。研究工作为开展面向高概率的构态切换重复执行能力的变胞机构可靠性优化设计奠定了基础，同时对推进变胞机构的工程应用具有理论和实际意义。     

基于变胞铰链的并联机构结构设计与构型分析

为了拓展变胞机构的种类，提出了一种变胞运动单元，该变胞单元采用三个旋转关节，并且三个旋转关节可以通过位置调节形成等效球铰、虎克铰以及转动副。与传统的锁定运动副来实现变胞功能的变胞单元相比，此变胞单元三种构型的切换只需对轴线位置调整，无需额外增加关节锁死电机。通过研究由线矢量构成的螺旋系统的相关性，揭示了变胞运动单元构态变化的基本原理。提出了可用于构造新型变胞并联机构的支链构型设计方法，并基于螺旋的互易性分析了各支链构型所必须满足的几何约束条件。提出了两种变胞并联机构，通过不同的支链装配形式可将其从6自由度构型转换为3自由度构型，并对支链安装形式进行改进，构造出了具有3自由度平移模式和3自由度转动模式的并联机构。对变胞支链作为中心支链组装而成的并联机构的构型及对应的运动类型进行了分析，获得了六种不同构型的并联机构。     

一种具有三种构态循环的变胞机构优化综合

介绍一种变胞机构,具有三个构态,每种构态在一个循环过程中出现两次.该机构原型为六杆三自由度机构,循环运行时不断地发生杆件的重构、重组以完成不同的任务,是一个典型的变胞机构,可实现平移、摆转、停歇的功能.文中分析了该机构的构态变化系列,并采用杆组法来确定机构的变胞位置,该方法可以推广应用到循环变胞机构的变胞位置分析,是一种简单有效的通用方法.同时以机构精确实现给定的各个构态所经历的曲柄转角为目标,建立了该机构尺度综合的优化数学模型,实现机构的优化综合并给出算例.     

变胞机构的基因进化综合理论

首次引入生物学原理研究机构综合与设计.提出变胞元素(进化单元),探讨基于变胞元素的变胞机构基因进化机制,建立基于基因进化技术的变胞机构创新设计理论.首先深入分析变胞机构的综合过程与构态进化特点,结合变胞机构的机构组成原理与结构构型建模分析,建立基于变胞元素的变胞机构基因建模方法,以基因模型讨论变胞机构的构态演变与进化.针对提出的变胞进化单元,深入研究底层变胞单元的基因进化机制与规律,主要探讨基因聚合进化机制、主动基因进化机制、基因变异进化机制、基因相交进化机制和基因分离进化机制,建立变胞机构基因设计理论基础与构态自动演变计算方法,实现满足多功能阶段设计需求的变胞源机构多构态模式.计算实例中变胞源机构综合过程验证了基因设计理论的正确性,变胞源机构到具体工作阶段机构的可分离蜕化变胞元素求解过程体现了进化综合理论的有效性.     

变胞机构构态变换可靠性分析模型

根据变胞机构构态变换过程中的运动学和动力学特性,分析了影响变胞机构构态变换可靠性的主要因素,并对其概率分布特征参数进行了求解。以等效阻力梯度模型为理论基础,建立变胞机构构态变换约束可靠性分析模型,用变胞运动副等效阻力系数的概率分布特性来衡量变胞机构构态变换的可靠性。