对动点的转动微分方程

对固定点和对质心的动量矩定理应用相当普遍,但是对于某些动力学问题的求解仍显不足,本文推导出比较方便适用的对任意动点的转动微分方程,并求解了实例,完美地解决了该问题。     

刚体平面运动时动力学问题的一种求解方法探索

刚体平面运动时,应用质点系对动点的动量矩定理,得出纯滚动的刚体和平面运动均质杆对速度瞬心的动量矩定理,应用其求解动力学问题比较简捷。     

关于质点系相对动点的动量矩定理

本文提出质点系相对动点的绝对动量矩和相对动量矩概念,导出普遍适应的两个定理,讨论了刚体作平面运动时瞬心动量矩定理,以及对动点求转动方程的条件。     

利用最强散射点信息的平动补偿与微多普勒提取

为了解决强噪声和平动调制下多散射点微多普勒提取问题,提出了一种基于最强散射点瞬时多普勒信息的平动补偿和微多普勒提取方法．该方法利用Viterbi算法提取最强散射点瞬时多普勒,根据多普勒率与微多普勒关系提取最强散射点的平动多普勒;通过对平动多普勒的多项式回归得到平动参数,进而重构平动信号,并对回波信号进行平动补偿;通过对补偿后信号时频面进行Hough变换正弦检测来提取各散射点的微多普勒参数．仿真实验结果验证了该方法的有效性和精确性．     

变运动学模型下动力学模型变换定理及其在多自由度关节并联机构中的应用

本文基于拉格朗日动力学方程推导并提出了变运动学模型下动力学模型变换定理．运用该定理建立复杂机构系统动力学模型可以得到结构良好的动力学方程，该定理也正是作者在研究复杂多自由度关节并联机构动力学建模问题中得出的一般性定理．最后运用该定理讨论了Ｐｉｔｃｈ－Ｙａｗ－Ｒｏｌｌ全方位关节机构的动力学建模问题．     

电势公式Φ= q／4πεo（1／r—1／r′）的推广应用研究

根据唯一性定理及镜像法把真空中的电势公式Φ=q/4πεo（1/r-1/r′）推广到电介质中去,使电介质中电势的求解问题得到了进一步简化。     

带传动动力学分析及惯性力影响的研究

带传动运转过程中带与带轮之间力的作用比较复杂,传统带传动运动和力的分析没有或只部分考虑惯性力的影响,全面考虑带的惯性力的影响可提高带传动运动和力分析模型的准确性.以带的线弹性和稳态运转为前提,将与带轮接触的带微元化处理,列出周向和径向的动力学平衡方程,并加以简化,得到带传动各动力和尺寸参数之间的微分方程;通过找出相关的物理方程、力与变形的本构关系和几何边界条件,建立动力学方程解的方法.对某平带传动进行理论计算,比较考虑惯性力和不考虑惯性力结果,发现传统方程高估带传动最大力矩,而低估了动角的数值.该研究可为带传动的分析提供理论基础和为带传动的设计提供参考.     

牵连运动定理研究

该文结合动力学普遍定理与合成运动定理导出了牵连运动定理，从而为求解系统动力学问题提供了一种简单而实用的方法。     

关于用格林定理建立的物面速势积分方程解的唯一性问题

问题的提出在用奇点法求解流过物体位流问题中,采用格林定理来建立物面的奇点分布,是目前气动数值计算中常用的方法之一。设 S 表示物体表面,R′表示物体外部的流场,则根据格林定理,当 p 点在 R′内时,其势函数可表示为     

建议不引入对动点的绝对动量矩定理

对动点绝对动量矩定理的引入使理论力学的动量矩定理部分概念太多不便应用。繁琐的原因是绝对动量矩的概念为两个坐标系中观察到的量的合成,而合理的概念应为对动点的相对动量矩。通过例题验证了应用对动点的绝对动量矩定理计算比用对动点的相对动量矩定理复杂。     

质量替代法中复数质量法及平衡配重的有效性分析

质量替代法中复数质量法是机构惯性力平衡配重的主要方法之一，按照与给定配重组合有关的质量流程图来建立平衡方程，可避免运动方程的推导。探讨以基本杆组为例引入独立环路的几个特性来建立机构的质量流程图，对机构惯性力平衡配重的有效性进行分析。     

岩滩垂直升船机整体动力学建模与计算机仿真

利用子结构法将岩滩升船机的主传动系统分为若干个子系统 ,分别建立每个子系统的动力学模型 ,然后连接成整体动力学模型 .在建模过程中 ,将钢丝绳的僵性阻尼力矩和各轴承摩擦力矩按非线性处理放在力矩阵中 .采用Wilson -θ法计算求解动态响应 ,采用MATLAB5 .3编程 .对正常工况下 ,承船厢载水 1.8m从高点向低点启动运行工况进行了动力学仿真     

回转仪的惯性力偶矩公式

本文推导出了使回转仪进动的惯性力偶矩公式及由进动产生的惯性力偶矩公式。     

惯性力系简化探讨

本文给出了任意质点系的惯性力系向任一点简化的主矢和主矩的表达式,并用此表达式导出了运动刚体的惯性力系向某些特殊点简化的结果。     

Dynamic Modeling and Analysis of 4UPS-UPU Spatial Parallel Mechanism with Spherical Clearance Joint

球面关节间隙4UPS-UPU空间并联机构的动力学建模与分析

陈修龙,崔梦强

（山东科技大学 机械电子工程学院,山东 青岛266590）

创新点说明：

现有研究主要集中在平面机构中转动副间隙的动力学,而考虑空间并联机构的球铰间隙动力学的研究较少。本文提出用拉格朗日乘子法建立空间球面关节间隙并联机构动力学方程的一般方法。以含球面关节间隙的4UPS-UPU空间并联机构为研究对象,建立球铰间隙的运动学模型和接触力模型。采用拉格朗日乘子法系统地推导出具有球铰间隙的4UPS-UPU空间并联机构的动力学方程。分析了间隙处摩擦系数对4UPS-UPU球铰间隙并联机构动态响应的影响。当前针对空间机构混沌现象的研究较少,本文也着重研究了球铰间隙处和机构动平台的混沌现象,利用Poincare映射、相图和分岔图分析了间隙值和摩擦系数对间隙关节和机构动平台非线性特性的影响。

研究目的：

随着机械产品的广泛应用,人们对其设备高精度的要求越来越高。然而,在实际工作条件下,由于间隙的存在,机械设备会产生振动、磨损、噪声等不利影响,进而导致零件变形和损坏,影响加工精度,降低机械效率。间隙的存在对空间并联机构动态响应有着很大影响,尤其是球铰在空间机构中应用十分普遍。通过本文的研究可较准确地预测含球铰间隙4UPS-UPU空间并联机构的动力学特性,为机构的间隙参数设计、混沌控制和之后的润滑磨损分析奠定基础。

研究方法：

首先建立球铰间隙的运动学模型,并采用L-N模型建立了机构的法向接触力模型,利用改进的库仑摩擦模型建立了机构的切向摩擦模型,利用拉格朗日乘子法建立了考虑球铰间隙4UPS-UPU空间并联机构的动力学方程。其次,利用MATLAB软件分析了考虑球铰间隙的并联机构在不同摩擦系数下的动力学特性。然后,利用相图、庞加莱映射和分岔图研究了机构在不同间隙值和不同摩擦系数下的非线性特性。最后,利用ADAMS软件对含球铰间隙空间并联机构动态响应结果的正确性进行了验证。

结 果：

随着间隙处摩擦系数的减小,含球铰间隙空间并联机构的动态响应峰值和振动频率增大,机构的输出精度降低。随着摩擦系数的减小,球铰关节处的运动由周期状态变为混沌状态,但是该机构动平台具有良好的稳定性,不存在混沌现象。随着间隙值的增大,机构动平台始终处于单周期运动状态,球铰关节处只存在准周期运动状态,不存在混沌现象。

结 论：

1）系统地描述了球铰间隙关节处的几何关系。提出用拉格朗日乘子法建立具有球铰间隙4UPS-UPU空间并联机构动力学方程的一般方法,并用龙格库塔法求解其动力学方程。

2）分析了摩擦系数对4UPS-UPU球铰间隙并联机构动态响应的影响。分析了机构动平台的位移、速度和加速度曲线,以及间隙关节处的接触力。在前三条曲线中,摩擦系数对加速度的影响最大,其为机构间隙参数的选择和设计提供了可靠的依据。

3）研究不同因素下4UPS-UPU球铰关节间隙空间并联机构的混沌特性。随着间隙关节处摩擦系数的减小,其间隙关节处的运动状态变得不稳定;当摩擦系数减小到一定值时,关节处会出现混沌现象。然而,该机构具有良好的稳定性,不存在混沌现象。随着间隙值的增大,机构动平台始终处于单周期运动状态;球铰关节处只存在准周期运动状态,不存在混沌现象。结合这两个因素的分析可知,间隙值的变化对机构的影响较小,机构动平台的稳定性远高于球铰关节处的稳定性。发现合理的间隙值和摩擦系数有利于机构的稳定。

关键词：空间并联机构;球铰间隙;动力学建模;动力学分析

     

集值映射的随机不动点定理

首先建立了一个一般随机不动点定理,指出在对偶可分空间中有界闭凸集值映射存在随机不动点 的充要条件为该集值映射存在广义不动点;在此基础上,得到了集值映射的一些随机不动点定理．     

6-PRRS并联机器人的动力学建模研究

为解决并联机器人动力学模型的计算复杂性与实时准确控制之间的矛盾,采用虚功原理建立6-PRRS并联机器人各构件随参数变化的完整动力学方程,对6-PRRS并联机器人动力学模型在各种工作情况下进行仿真分析,对机器人各部分质量和转动惯量对驱动力的影响进行研究,提出动力学模型简化策略,减小了动力学计算量,提高并联机器人动力学的计算速度,为并联机器人的控制和参数识别奠定了基础.     

运动状态下柔性关节机器人振动环境预测

为研究柔性关节机器人运动状态下的振动特性,提出一种机构振动环境预测新方法. 以3自由度单臂机器人系统为研究对象,将结构中的行波理论与机器人关节旋转变换矩阵相结合,通过各结点力平衡及位移边界条件,建立机构系统在运动状态下的环境预测模型. 对运动状态下的机器人系统进行振动实验,结果表明本文方法可行.     

关于物体系机械能的讨论

物体系的机械能的变化与其非保守内力和非保守外力的相关。在非保守外力不为零时,非保守外力的功随不同的惯性系而变化。因此物体系的机械能在某一惯性系中守恒时,在其他惯性系中不一定守恒。只有在两个惯性系相对运动的速度方向与物体系所受的非保守外力的方向垂直时,物体系的机械能在两个惯性系中才都守恒。     

平面运动刚体惯性力系简化中心的选择

讨论了平面运动刚体上惯性力系的简化问题;给出了选任意点为惯性力系简化中心的简化结果,和选速度瞬心和加速度瞬心为简化中心的简化结果。对选质心或任意点作为简化中心作了较全面的比较。