一种多模式移动并联机构的运动学分析及优化

提出一种新型的多模式移动并联机构,以平面单环闭链为单元,设计一种结构对称、两电机控制的多模式移动并联机构,通过改变两电机输入角的大小,可实现机构的直线滑行、转向滑行、整体滚动等多运动模式的自动切换。在简述机构结构原理的基础上,分别对各运动模式下的自由度、运动学进行分析,并对机构的稳定性和杆长进行优化。最后对机构进行仿真及样机试验,验证了该机构的理论正确性,从而提高其在移动机构中应用的可行性。     

多种失效模式相关条件下的转动导杆机构运动精度可靠性分析方法

机构在运动过程中必然存在多种相关失效模式,且均为影响机构运动的各类随机变量的函数。首先建立多种失效模式相关条件下的机构运动可靠度计算模型,并对机构运动可靠度计算模型进行求解。以转动导杆机构为例,基于Monte Carlo法对其多种失效模式相关条件下的运动精度可靠度进行计算求解,得出了该机构不同时刻可靠度曲线,为机构的动态优化设计奠定了基础。该方法精度较高,具有一定的理论意义和应用价值。     

4-URPU多模式移动并联机构运动学与多目标优化

为适应多重地形特征环境,本文提出一种集四足步行、蠕动和"全姿态"滚动等运动模式为一体的4-URPU多模式移动并联机构。利用螺旋理论分析了机构在各模式下的运动可行性,求解各模式下机构的位置解及速度雅可比矩阵,并建立多目标优化模型,得到一组相对最优解的集合。结果表明,行走过程中的速度性能指标的最大值低于机构在滚动过程中的速度性能指标,不同的工作环境有不同的最优解决方案。最后对机构进行样机试验,验证了该机构的理论正确性以及运动可行性。所提出的机构可应用于核电事故、野外、自然灾害等具有多重地形特征的地理环境中,有一定的应用前景。     

多模式空间6R地面移动机构

提出一种新型空间单闭链F1C1（约束力F和约束力偶C）约束型6R（转动副）机构,并应用其研制一种地面移动机器人。基于单环运动链构型综合方法,构造出空间单闭链单自由度F1C1约束型6R机构,应用螺旋理论进行自由度和奇异位置分析,结合地面移动需求构造地面移动机器人,进行了杆件形状的设计,规划驱动电动机布局方案,完成运动学和移动机理分析,规划类蠕动、平面4R转向和内翻三种移动模式,分析越障性能,揭示其突出的折展特性。制作样机,验证了多模式空间6R地面移动机构方案和运动规划的可行性。     

基于单环运动链的多模式移动机构型综合

针对移动机构多运动模式的功能需求,提出基于单环运动链的设计方案。首先,根据单环自由度公式,确定满足闭环且能活动的条件,并分析得到单环运动链的约束螺旋系阶数、杆件数目、运动副数目、自由度之间的组合关系;其次,以螺旋理论为基础,运用虚功原理得到满足不同约束螺旋系阶数下的各种运动副轴线存在的几何条件,以R副、P副为设计单元,群举出所有可能的不同自由度下的单环运动链组合方式,再以所构造的单环运动链作为本体或分支,从而构造出一类多模式移动机构;最后,给出多模式移动机构的构型综合的步骤及部分设计案例,验证了提出的设计理论和设计方法的可行性和实用性。     

可重构立方体机构的设计与运动模式分析

随着航空航天技术的飞速发展,大型空间折展机构的功能需求越来越多样化,具有多种展开模式的可重构可展机构应运而生。以可展立方体机构作为研究对象,介绍了其机构组成以及分层构造方法。通过分析立方体机构的相邻面单元间约束,绘制了面单元的机构简图,得到了面单元在正方形和长方形外轮廓下的几何约束条件。分析了三个相邻面单元的耦合运动情况,得到了三个面的可能运动模式,并在此基础上得到了立方体机构的可能运动模式。通过顶点连接、边连接、面连接,得到了两个立方体机构的组合机构,并开展了各种连接条件下的多模式分析。最后通过制作原理模型样机,搭建了边连接和面连接的立方体组合机构的典型构型,验证了理论分析的正确性。     

柔性框架式蠕动机构运动时的负位移现象

基于尺蠖运动原理,以压电陶瓷作为驱动和钳位元件,研制了柔性框架式蠕动机构。在计算机控制下,对其步进性能进行了测试,首先对比了六步和四步模式运动的效果,对机构运动中出现的负位移现象进行了深入分析;继而在四步模式下,研究了钳位电压和驱动电压对机构负位移的影响。研究结果对提高该进给机构的运动速度、运动精度有一定的指导意义。     

基于螺旋理论的三棱锥折展机构构型综合与组网

研究折展单元机构构型综合对于可展开天线机构创新设计具有重要意义。根据三棱锥折展单元机构多运动输出期望公共运动和期望同步运动自由度要求,基于螺旋理论约束综合法,完成机构公共运动和耦合同步运动支链的构型综合,获得了多种基本折展单元构型,并结合应用实际确定一种优选三棱锥折展单元机构。根据3RR-3RRR单元折展机构的组网方式和组网运动的要求,采用螺旋理论进行了运动副的构型设计和优化,综合出一种具有耦合自由度的高刚度三棱锥折展单元组网机构。所采用的构型综合方法实现了螺旋理论约束综合法在折展机构构型综合中的应用,为具有多运动输出部件耦合运动要求的机构综合研究提供参考。综合得到的机构适用于星载构架天线反射器等空间曲面支撑类机构应用需求,具有广泛的应用前景。     

基于Bricard机构的客机舱门多模式运动开启机构设计

舱门相对机身全方向位姿调整是舱门与机身外表面平滑连接、机身内外可靠密封的前提。针对现有提升臂4R机构串接铰链臂机构的开启支链不能实现舱门位姿全方向调整,提出以面对称Bricard机构代替4R机构的新型飞机舱门开启支链,与平行杆机构2-S-S支链构成3支链舱门开启并联机构。分析了Bricard机构6R、4R运动模式及模式切换条件;基于并联机构方位特征集理论,进行舱门开启机构不同模式下方位特征集分析,验证了串接铰链臂面对称Bricard机构6R模式、4R模式及模式切换可实现飞机舱门提升及全方向位姿调整;机构方位特征集揭示舱门机构提升、调整和旋转运动过程具有1个自由度及选取不同独立元素的3种运动模式：6R提升运动,球面4R调整运动,铰链臂旋转开启运动。嵌入面对称Bricard机构开启机构使得舱门能够全方向进行姿态调整,为飞机舱门开启机构的设计提供了新的思路。     

多联动机构运动仿真

介绍了CAD/CAE/CAM一体化软件UG机构学(Mechanisms)模块的功能。通过机构运动模块在心血管造影机设计中的应用,实现了多联动机构的运动学分析仿真,精确描述复合运动体空间运动,并进行了干涉检查,为设计提供一种科学依据。     

空间并联机构的自由度分析

综述了空间并联机构自由度的分析与计算方法,在此基础上具体分析了几种典型的并联机构的自由度.对于特殊的空间并联机构,也介绍了一种确定动平台自由度及其运动类型的方法.     

基于Pro/E的简单机构运动仿真及应用

介绍了主流CAD软件Pro/E实现运动仿真的基本思想、方法,阐述了进行机构运动仿真的步骤,并以航模发动机为例进行了机构运动分析与仿真的具体运用,并总结了应用Pro/E进行运动仿真的优越性.     

三次样条插值函数在凸轮机构运动分析中的应用

凸轮机构的运动分析在机械优化设计中具有重要的研究价值。本文对目前常用的几种凸轮机构运动分析方法进行了评价,指出了其不足和存在的问题,然后将三次样条函数应用于凸轮机构的运动分析中,建立了基于三次样条函数的凸轮机构运动分析方程,最后以印刷机的开闭牙凸轮机构为例,实现了其完整的运动分析,仿真结果验证了方法的正确性及优越性。     

可控机构的分类及应用

论述了可控机构是现代机构学的重要分支。对可控机构进行分类研究 ,以可控机构的输出柔性为特征将可控机构分为可调机构、变输入转速机构、混合驱动机构、电子凸轮机构等四大类。对每一类型的可控机构给出定义、应用研究现状分析、对较成熟的可控机构分支给出应用实例     

旋转周期为曲柄二整周的平面双曲柄四杆机构

Grashof Neutral机构存在切换点(Change point)位置。通常认为机构在其切换点位置具有运动不确定性,其输入输出角速度比为0/0型不定式。根据运动连续性原理和洛毕达极限法则,首次导出了确定此类机构切换点(Change point)角速度比的解析公式。并通过机构运动分析、仿真,以及机构原型的制作和实验,证明:GrashofNeutral机构旋转通过切换点(Change point)时的运动是完全确定的,具其运动周期为驱动曲柄旋转二整周。特别是,当机构相对杆长差取很小值时,将输出有反向自锁特征和近似长停歇期的间歇运动,具有工业实用价值。     

一类齿轮五杆轨迹同源机构的研究

借助于Roberts-Chebyshev定理,将曲柄摇杆轨迹同源机构的两曲柄分别用一双杆组代替,并要求双杆组满足一定的几何尺寸条件和运动条件,使变形后的机构为齿轮五杆机构,且满足机构的一个连架杆以及与其相连的连杆能够整周转动。通过对两机构间的几何关系分析和连杆平面上一参考点运动轨迹谐波成分分析以及机构运动仿真演示,证明了这两个机构为轨迹同源机构,并揭示了这种同源机构基本结构尺寸型间的内在联系。     

Over-constraints and a unified mobility method for general spatial mechanisms Part 2: Application of the principle

The pre-research on mobility analysis presented a unified-mobility formula and a methodology based on reciprocal screw theory by HUANG, which focused on classical and modern parallel mechanisms. However its range of application needs to further extend to general multi-loop spatial mechanism. This kind of mechanism is not only more complex in structure but also with strong motion coupling among loops, making the mobility analysis even more complicated, and the relevant research has long been ignored. It is focused on how to apply the new principle for general spatial mechanism to those various multi-loop spatial mechanisms, and some new meaningful knowledge is further found. Several typical examples of the general multi-loop spatial mechanisms with motion couple even strong motion couple are considered. These spatial mechanisms include different closing way: over-constraint appearing in rigid closure, in movable closure, and in dynamic closure as well; these examples also include two different new methods to solve this kind of issue: the way to recognize over-constraints by analyzing relative movement between two connected links and by constructing a virtual loop to recognize over-constraints. In addition, over-constraint determination tabulation is brought to analyze the motion couple. The researches above are all based upon the screw theory. All these multi-loop spatial mechanisms with different kinds of structures can completely be solved by following the directions and examples, and the new mobility theory based on the screw theory is also proved to be valid. This study not only enriches and develops the theory and makes the theory more universal, but also has a special meaning for innovation in mechanical engineering.     

NC机床运动误差的矢量分析法

提出了数控机床圆弧插补运动误差的矢量分析方法。可用双球规测量装置测得数控机床圆弧插补运动的综合误差。在分析运动误差与误差矢量关系的基础上以几种典型误差为例，从理论上提出了单一误差源数学模型的建立方法，给出了与单一误差源所对应的误差特征曲线。用这些数学模型和特征曲线可以诊断出数控机床圆弧插补误差产生的原因。     

微系统领域的关键技术

评述微系统的３维成形、空间运动机构制作和微作业技术。提出了微系统的定义,提出了它区别于宏系统、微电子系统的特点及这些特点对上述３个技术的影响。评述了ＬＩＧＡ、ＤＲＩＥ、ＥＤＭ、微浮雕、折叠法、ＲＰＭ６种３维成形法,并指出如何组合它们以适应激光学系统、微流体系统、微机构等商品化的配套需要。评述了微运动副的制造方法、带弹性变形件及柔性变形件的微机构设计原理和制造方法,并对它们的选择原则提出建议。评述了     

空间机构动力学分析方法的研究

在空间机构中约束运动副处的构件上建立笛卡尔直角坐标系,开发描述空间机构结构形态的符号体系,讨论杆件形状矩阵和约束运动矩阵,在运动链上连续使用变换矩阵,建立空间机构的运动方程,分析空间机构二种类型的动力学建模与分析方法,在此基础上开发空间机构动力学通用分析软件,并给出应用实例.