索杆混合驱动并联机构的索拉力和刚度分析

分析一种索杆混合驱动并联机构的绳索拉力和刚度。考虑绳索单向受力和直线电机双向受力的特性，对机构动平台的位姿进行力学分析，得到关于绳索拉力与直线电机推力的关系式。通过规划动平台运动轨迹，得到绳索拉力与电机推力的分布曲线。结合刚度定义、机构结构参数和柔索拉力之间的关系，推导出并联机构的刚度矩阵模型；通过MATLAB仿真得到刚度评价指标，总结刚度在机构工作空间中的分布规律。     

3 SPS+SP并联机构的静刚度分析

少自由度并联机构中存在约束反力,该力会使机构产生变形。以3-SPS+SP并联机构为例,建立了同时含有驱动和约束的全雅可比矩阵。考虑结构模型中约束反力对机构的影响,采用能量等效原理推导了输入驱动力及约束反力与外负载的映射关系,建立了该机构的全刚度模型,得到了机构的动平台线性平移及角度旋转变形量与外负载的关系。定义了该机构的刚度评价指标,分析了主要结构参数与全局刚度评价指标的变化规律,为该机构的结构参数优化奠定了基础。     

空间机械臂在轨刚度计算与验证北大核心

空间机械臂在执行空间任务时具有不同的构型,采用有限元法分析它在各构型下的基频时工作量巨大而难以实现。为此,提出一种基于柔度矩阵理论建模的计算方法并进行验证。根据机械臂结构特性建立运动学模型;提出柔度矩阵理论建模的计算方法;通过有限元仿真分析机械臂2种典型构型,验证柔度矩阵理论;对机械臂进行地面展开基频实验。结果表明:柔度矩阵计算偏差为3.4%,理论分析基频与有限元计算基频偏差为1%,验证了所提出的柔度理论建模方法对机械臂在轨基频计算的准确性;理论分析基频与实验基频偏差为7.2%,偏差主要来源于有限元仿真,满足工程上10%的偏差要求。该方法将柔度矩阵与机械臂构型相结合,能快速计算机械臂在不同构型下的基频。相对于有限元法,该方法得到较大简化,具有一定的工程应用价值。     

加工中心静刚度特性分析及实验研究

应用理论分析方法对影响加工中心静刚度的因素包括丝杠结构静刚度、进给伺服系统刚度、主轴-刀具系统静刚度、滚动导轨刚度等进行了分析.以立式加工中心VICTOR为例,分别采用数控进给加力方式和螺旋加力结构方式进行加力,实测了加工中心主轴端面与工作台间Z向和X向的静刚度值,测量结果显示加工中心的静刚度并不明显高于普通机床.为加工中心结构及系统的设计、工艺参数的选取等提供借鉴.     

变轴数控机床的静刚度特性分析

刚度是变轴数控机床设计需要考虑的主要因素之一.文章以BKX-I型变轴数控机床为研究对象,利用矩阵结构分析法建立了变轴数控机床的静刚度计算模型.在此基础上,扼要地分析了BKX-Ⅰ型变轴数控机床静刚度在工作空间中的分布规律,并讨论了机床结构参数对刚度的影响情况.     

MK1620砂轮主轴磨削模型的确定与静态特性分析

为了提高砂轮主轴的柔度及抗振性,保证其静、动态性能,砂轮架主轴的设计与分析对磨削加工具有重要的现实意义。通过对砂轮架主轴的原理与结构进行分析,以经典磨削理论与有限元理论为基础,借助机械设计、材料力学、理论力学等基本知识,建立了平面磨削模型,根据所建立的磨削模型确定磨削力参数,从而设计出砂轮主轴的具体结构尺寸,并通过有限元软件对其强度与刚度进行分析。结果表明:设计出的砂轮主轴满足强度、刚度要求。研究成果为砂轮主轴的动态特性研究提供一定的基础。     

可变刚度液压机械臂的设计与仿真

为提高机械臂的负载能力和安全性,设计了一种承载能力大、刚度可变的液压机械臂。首先介绍了液压关节的转角自伺服原理及变刚度自适应机制,结合液压转角自伺服关节和变刚度液压被动随动关节完成了机械臂的结构设计。然后运用蒙特卡洛方法求解了该机械臂工作空间,证明其符合正常使用要求。最后基于ADAMS对可变刚度液压机械臂进行了动力学仿真,仿真结果表明该机械臂在低刚度状态下的碰撞力相较于刚性机械臂降低了约60%,为后续的结构优化与精度控制提供了重要理论基础。     

一种组合并联机构的运动学分析及刚度分析

以一种新型的可实现3-PUU机构和3-UPU机构的组合并联机构为对象,对该机构在可实现两种并联机构的情况下分别进行机构自由度分析、运动学分析,得出机构的运动学正逆解以及雅克比矩阵,根据所求出的雅克比矩阵进一步对机构进行机构刚度分析,并用MATLAB软件求解刚度值,绘制出在给定的位姿时上下平台的相关结构参数对整体刚度值的影响曲线图,为此组合并联机构的进一步分析提供了理论分析的依据,对组合并联机构的设计具有一定指导作用。     

三自由度驱动冗余并联机器人刚度性能与尺寸关系研究

以平面三自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,应用空间模型理论建立了机器人机构的空间模型,求解机器人机构的速度雅可比矩阵和柔度矩阵,进而得到全域刚度性能评价指标。在此基础上探讨了机器人机构刚度性能与运动学尺寸之间的关系,并绘制了刚度性能图谱。这些图谱将有助于该机器人机构的优化设计。     

3-TPT型并联机床静力学及刚度研究

以一种3-TPT并联机床为研究对象,研究该机床在承受静态外力负载时静力学问题及运动平台的刚度问题.首先利用虚功原理建立了并联机床的静力学正解方程,然后推导出该并联机床的柔度矩阵,在此基础上利用Matlab软件对该机床的静力学及刚度进行了研究,仿真出了该三杆并联机床的运动平台静力学特性及其刚度的变化曲线.研究结果表明:驱动杆所承受的最大载荷不超过运动平台负载的2.5倍,且随着运动平台远离Z轴,其Z方向刚度变化较其他方向尤为明显.这一分析为并联机床的结构优化设计和动力学研究提供了理论基础.     

Strain analysis of plasma sprayed thermal barrier coatings under mechanical stress

The stiffness of air plasma sprayed (APS) thermal barrier coatings (TBCs) was determined from bending experiments combining strain analysis on a microstructural level with macroscopic mechanical parameters. Tests were performed with freestanding and attached TBCs, the latter either loaded in tension or in compression. Relationships are derived, which describe the TBC stiffness in a multilayer composite (attached TBC) and for a bimodular material that possess a lower stiffness in tension than in compression (stand-alone TBC). The increase of in-plane stiffness with increasing compressive stress emphasizes the importance of the spraying defects for the elastic response of the coating.     

基于结构静动态设计方法的数控机床滑座结构改进

对单自由度系统，其静刚度与固有频率的平方有正比关系。复杂机械结构的静、动刚度与结构的布局有关，但对其某一低阶固有频率和该方向的静刚度，适用上述结论。故通过提高结构的固有频率，可同时改善结构静、动刚度。有限元分析（FEA）方法应用于结构的静、动态设计中，可大大提高结构设计效率。以一数控机床滑座结构为实例，基于结构静、动刚度的关系和FEA方法，对结构进行了改进，使滑座重量减少一半的同时，提高了其结构的静、动态特性。     

考虑接头几何参数的I-core全钢三明治板的刚度分析

激光焊接I-core三明治板常用的刚度设计公式,没有考虑接头几何参数的影响,在实际应用中其准确性受到影响. 通过外伸三点弯曲试验,对六种接头几何参数的I-core全钢三明治板的弯曲刚度和剪切刚度进行测量,并结合有限元计算,分析了接头几何参数对弯曲刚度和剪切刚度的影响. 结果表明,增加焊缝宽度可显著提高弯曲刚度和剪切刚度,而焊缝宽度大于60%芯板厚度后,焊缝宽度对刚度的影响减小. 间隙对刚度的影响可忽略.基于此结果,对三明治板设计时常用的刚度公式进行了修正.     

基于ANSYS Workbench的棉桶更换机器人整机静力学分析与优化

以棉桶更换机器人为研究对象,采用Solidworks对机器人进行建模与装配,获得了总体设计模型;采用ANSYS Workbench软件,分析了棉桶更换机器人整机在最大载荷情况下最远端位姿的静力学特征,得到整机在工作空间内的应力云图和位移云图;综合研究机器人强度和刚度分布特性,指出腰部的回转支架是其薄弱环节所在;提出通过加厚回转支架底部的加强筋,可以在一定程度上减小机器人最大等效应力和最大等效位移,从而进一步提高机器人的结构性能。     

龙门铣床的动、静特性研究

构造了龙门铣床的有限元模型,结合工程实际,定义了龙门铣床的静刚度,进而考察了龙门铣床的动、静力学特性,以及铣头在不同工位和主轴伸出长度对铣床动、静特性的影响.探讨了重力和切削力对整机变形的影响及各主要部件对整机刚度的贡献.所得结论为龙门铣床的结构设计和改型奠定了重要的理论基础.     

在全行程位置处液压起竖油缸的结构动力学建模与仿真

为了提高含有液压缸结构的系统受到冲击载荷时仿真准确性,研究了液压油缸的工作原理和液压缸在全行程位置时刚度突变现象,针对液压起竖油缸在全行程位置时的力学特性,建立了油缸的等效力学模型,提出了基于结构动力学的简化建模方法,通过仿真计算验证了该方法能够很好地模拟油缸刚度突变现象。     

基于MATLAB/Simulink的进给系统机械刚度的仿真分析

机械刚度是反映机械结构抵抗变形的能力。如果传动机构的刚度不足,必然会使传动机构产生弹性变形,影响系统的定位精度、动态稳定性和响应的快速性。主要应用Simulink软件仿真分析机械传动机构中扭转刚度和轴向刚度对进给系统运动稳定性的影响,仿真结果表明:机械刚度中的轴向刚度对进给系统平稳性的影响要远大于扭转刚度,所以应着重通过提高轴向刚度来抑制刚度不足引起的进给运动的不平稳。     

气压自动卸荷导轨的导轨面特性分析

通过试验对可能影响气压自动卸荷导轨性能的因素进行分析，从而得出：这种导轨具有很高的接触静刚度；进给速度和支撑导轨的几何精度对这种导轨的导轨面间的摩擦力不会产生影响。     

A simplified methodology to determine the cutting stiffness and the contact stiffness in the plunge grinding process

This paper presents a simplified experimental technique to determine approximately the cutting stiffness and the contact stiffness in the plunge grinding process. The experimental methodology consists of a machine static stiffness test and several grinding processes. The cutting stiffness is obtained from the workpiece headstock static stiffness and from its displacement during the grinding processes, measured by a LVDT transducer. The contact stiffness is resolved from the expression that relates it with the grinding process time constant and other grinding parameters. The time constant is obtained from the exponential that characterises the machine deformation during the spark-out, measured as well by the LVDT transducer placed on the workpiece headstock. The variation of the obtained values of the contact stiffness with some of the grinding parameters is also shown.     

便携式刚度测试仪结构优化设计

研制出可广泛应用于实际生产现场的汽车覆盖件便携式刚度测试仪,实现了对汽车覆盖件刚度的生产现场实时检测,填补了国内此项空白.通过数值模拟方法对机架结构进行了优化设计,与原设计相比,优化后的机架强度获得提高.刚度测试仪可以针对各类曲面形状覆盖件上的任意点做三维空间任意调整,以完成对被测点施加法向载荷,从而准确测出被测点刚度.