基于变胞原理的并联机构微小化设计

研究了变胞机构及其变胞机构原理，结合现有的微细加工技术，根据空间并联机构微小化设计准则，提出了基于变胞原理的微小化空间并联机构设计的方法．针对组成空间并联机构的单开链形式，在满足空间机构微小化设计准则时，提出了运动副间的配置条件．应用螺旋理论和现有的加工方法，对机构的微小化设计进行了实例分析，为机构的微小化加工打下了坚实的基础。     

基于变胞原理的并联机构微小化设计

研究了变胞机构及其变胞机构原理,结合现有的微细加工技术,根据空间并联机构微小化设计准则,提出了基于变胞原理的微小化空间并联机构设计的方法.针对组成空间并联机构的单开链形式,在满足空间机构微小化设计准则时,提出了运动副间的配置条件.应用螺旋理论和现有的加工方法,对机构的微小化设计进行了实例分析,为机构的微小化加工打下了坚实的基础.     

多级变刚度耗能减震体系的研究

为进一步提高普通金属耗能器的性能，提出了多级变刚度耗能装置，在介绍其作用机理并建立恢复力模型的基础上，编制了综合考虑结构和耗能器非线性的分析程序，并对耗能减震体系的减震效果进行了分析。试验和仿真分析结果表明，多级变刚度耗能减震装置具有很好的耗能能力，在不增加耗能系统费用的前提下，能够有效地降低耗能减震体系基础的造价。     

一个典型变胞机构的构态与运动学分析

以枪扳手机构作为一个典型的变胞机构，对其进行了构态分析和自由度计算，并进行了分类，建立了枪扳手机构两相邻构态之间运动学变量的递推关系，采用矢量法对其运动学进行了全面系统的分析，并进行了运动学仿真研究，仿真结果表明，变胞机构在构态变换时，系统将产生较大的冲击．     

柔性变胞机构中的混沌现象研究

柔性变胞机构由于其特殊的结构和运动形式,其动力学方程具有很强的非线性,将有可能导致运动呈现混沌现象.依据变胞机构全构态动力学模型,研究了双柔性机械臂动力学中的混沌现象.根据计算得到的Lyapunov指数及机构的相图,验证了柔性变胞机构中存在混沌现象.     

少自由度变胞并联机构综合设计方法

为实现可重组并联机构的创新设计,提出基于基本支链构型的变胞并联机构设计方法.该方法从少自由度并联机构动平台所受的约束出发,运用螺旋理论中相逆螺旋的性质,构造约束螺旋为力或力偶的两类基本支链,并根据基本支链构型的特点构造变胞支链,实现并联机构的变胞设计.对构型相似的线矢力和力偶基本支链进行融合得到变胞支链,通过锁住不同运动副的方式实现变胞支链在两类基本支链之间转化,构造出动平台约束性质可变的变胞并联机构;根据基本支链约束螺旋的方向特点,通过改变运动副轴线方向的方式实现支链约束螺旋方向的改变,进而构造出动平台约束方向可变的变胞并联机构.用所提出的变胞并联机构设计方法,结合Bricard机构的单自由度运动特性,实现动平台为Bricard机构的变胞并联机构的构造.基于基本支链构型进行变胞并联机构构型设计,根据动平台的约束对变胞支链进行组合和变型,实现变胞并联机构的综合,为机构创新设计奠定基础.     

变胞机构结构变换的位移子群描述方法

为了对变胞机构的构态进行分析,提出了变胞机构结构变换的位移子群描述方法.给出了相邻和非相邻构件合并变胞的位移子群表示和计算方法以及变胞变换的位移子群矩阵表示和计算方法.提出了1个8-SSSS空间并联变胞机构,并将该并联变胞机构的结构变换过程采用位移子群和位移子群矩阵方法进行表示和计算,进一步验证了所提方法的正确性和有效性.新方法不但使变胞变换问题转换为位移子群的表示和计算问题,而且使变胞机构结构变换描述方法由拓扑结构拓展到了几何结构.     

基于邻接图的变胞机构的矩阵描述及演算

邻接矩阵法可以对杆件的数目变化进行表示和演算,但这种方法对于变胞机构中复合铰链的构态变换及描述铰链的邻接关系变化的情况不完全适用,且矩阵所含信息较少,不能直观地反应机构构态特性. 为此,应用邻接图表示机构的拓扑结构,并提出了描述机构详细信息的铰链邻接矩阵,此矩阵可与初等变换矩阵构造变胞方程,从而实现机构从初始构态到任意构态的矩阵演算. 通过实例验证可得,基于邻接图的矩阵描述及演算方法获得的结果包含直观和全面的机构构态信息,便于计算机辅助分析.     

柔性变胞机构的拓扑结构表示及构态变换分析

柔性变胞机构是变胞机构的一个新的研究方向,本文给出了柔性变胞机构的定义和柔性变胞机构的组成元素,并给出了柔性变胞机构的结构简图表示方法,提出了柔性变胞机构拓扑结构的邻接拓扑图和邻接矩阵的表示方法。对于柔性变胞机构的构态变换分析,本文提出了一种基于邻接矩阵的运算方法,并通过应用实例验证了该邻接矩阵运算方法对于柔性变胞机构构态变换分析是有效的和正确的。     

空间3-UPU／UPU机构的刚度分析

以3-UPU／UPU并联机构为例,进行机构分析及运动学分析,得到机构的雅克比矩阵;在静平衡条件下计算出并联机构的局部刚度矩阵和全局刚度矩阵;利用数学软件MATLAB绘制3-UPU／UPU并联机构的局部刚度曲线以及全局刚度曲线,分析上下平面外接圆半径的变化对局部刚度和全局刚度的影响．结果表明局部刚度矩阵以及全局刚度取决于机构的位姿,对于给定的位姿可求机构局部刚度及全局刚度的变化范围;机构的上下表面半径的变化情况影响着局部刚度和全局刚度,因此可以适当地增大上下表面半径来获得较高的局部刚度以及全局刚度。     

空间3-UPU/UPU机构的刚度分析

以3-UPU/UPU并联机构为例,进行机构分析及运动学分析,得到机构的雅克比矩阵;在静平衡条件下计算出并联机构的局部刚度矩阵和全局刚度矩阵;利用数学软件MATLAB绘制3-UPU/UPU并联机构的局部刚度曲线以及全局刚度曲线,分析上下平面外接圆半径的变化对局部刚度和全局刚度的影响.结果表明局部刚度矩阵以及全局刚度取决于机构的位姿,对于给定的位姿可求机构局部刚度及全局刚度的变化范围;机构的上下表面半径的变化情况影响着局部刚度和全局刚度,因此可以适当地增大上下表面半径来获得较高的局部刚度以及全局刚度。     

含若干微元的钢筋混凝土变刚度杆单元分析

本文以含若干微元的钢筋混凝土变刚度杆作为研究对象。直接应用积分法确定截面的M-φ-N关系及微元刚度,以考虑材料的非线性效应;应用凝聚法获得其杆端刚度系数及等效结点力;同时,综合考虑了轴力及大变形的几何非线性效应。本文为变刚度杆单元分析提供了一简便而精确的计算机分析方法。     

基于平面变胞原理的新型粉料压片机设计与分析

基于平面变胞原理,设计了一款新型粉料压片机的传动机构和配套冲压模具.利用尺度综合法获得了能满足设定要求的粉料压片机的传动机构尺度.相比传统机构,新型粉料压片机传动机构具有结构简单、便于调整、方便维护等优点.借助SolidWorks软件对冲头进行动力学仿真,优化并筛选合理的弹簧弹性系数,简化了实际工程构件中弹簧的适配选配...     

单向变刚度板结构分析的伽辽金线法

基于线法原理，将定义在板域内的控制微分方程沿ｘ轴实施差分离散，在平行ｙ轴的直线族上，则运用伽辽金法讨论了弯曲刚度Ｄ（ｘ）任意时板的结构分析问题。位移函数选用满足端点位移条件的幂级数，并以约束矩阵处理其他边界条件。算例表明本文方法是可靠有效的。     

变自由度机构的分析和应用

本文对传统的机构运动确定性提出了异议。为了区别于多自由度机构，提出了变自由度机构的概念。并通过实例分析了变自由度机构的用途和特点。     

变刚度和带有收进的高层建筑弯扭耦联简化分析

本文在[1]的基础上,利用广义杆件有限元(在各等刚度段之间)和解析法(在等刚度段内)联合应用来计算变刚度或带有阶梯状不对称收进的由核心筒,剪力墙和平面框架组成的复杂平面布置的三维空间协同工作体系的弯扭耦联问题。推导了单元刚度矩阵、等效结点荷载,并给出在等刚度段内三种典型荷载下的计算公式。算例表明,本法所用单元极少,计算工作量小,速度快,用微机即可解决复杂问题,且具有较好的计算精度,可供初步设计之用。     

两种并联机构的静刚度及有限元分析

以经典的3-RPS和其变异机构3-SPR并联机构为例,建立考虑约束反力两种机构的6×6形式的雅可比矩阵,并建立刚度模型.利用实体建模软件SolidWorks建立两种并联机构的实体模型,并利用商用有限元软件Workbench对其进行有限元分析,对比了两种并联机构的变形情况.结果表明3-SPR并联机构的刚度性能优于3-RPS并联机构的刚度性能,两种并联机构的Z方向刚度均比X、Y两个方向的刚度大.     

基于正交实验的并联机构刚度回归模型求解分析

并联机构刚度是衡量机构性能的重要指标.以3-PRS型并联机构为例, 提出一种基于正交实验和回归分析的刚度求解分析方法.在建立机构运动学模型和有限元模型的基础上, 通过正交实验的方法, 建立关于3-PRS机构上平台半径与相关杆件结构参数为因素的正交设计表.利用ANSYS-Workbench对多组实验分别进行计算, 利用有限元刚度分析实验数据建立多种多项式回归模型, 根据剩余标准差越小回归函数拟合程度越好的原则选取最好的回归模型, 并应用MINITAB软件对回归函数进行验证分析.研究结果表明:该方法为并联机构的刚度性能提供了新的方法, 利用得到的刚度回归函数模型可获得不同因素对刚度的影响规律.     

基于机构物-场理论的自动变速箱换挡变拓扑分析

针对目前液力机械式自动变速箱(AT)在机构学上拓扑概念不明确以及没有系统描述AT换挡过程的问题,首先解析变速箱的构件、连接、关联关系、不变运动链、可变运动链等集合论的概念及其相互关系,探明换挡的机构学本质,提出换挡过程等效为变胞器的图形描述方法,然后基于物-场理论,建立AT元素级、运动链级和机构级多层次的物-场拓扑模型,揭示AT物-场变拓扑模型的建模规律,最后以某工程车辆AT为例,分析物-场拓扑描述方法 AT变拓扑机构中的应用,表明本文方法的可行性和有效性,为AT的计算机创新设计和动力学建模提供理论基础。     

考虑全柔性单元复杂变形的微位移放大机构刚度分析

提出一种考虑全柔性单元复杂变形的平面柔性机构刚度分析方法, 除将底座视为刚性单元外, 其余全部视为柔性单元, 然后根据力平衡方程即可得到机构整体刚度.该方法综合考虑了各柔性单元在各向的变形, 使得分析结果更接近实际情况, 同时避免了其他方法需要单独处理的柔性单元与刚性单元的位移协调问题, 可大大减少计算量.应用多种方法对一种微位移放大模块的刚度进行了研究.全柔性单元法的分析结果更接近ANSYS仿真结果, 并表明机构的整体刚度K与动力臂和阻力臂的比值有关, 两者相等时近似取得最小值, 为刚度与阻力臂的关系曲线拐点, 分析结果对给定刚度的杠杆放大机构参数设计具有重要意义.