含过约束力偶的少自由度并联机构的受力分析

少自由度并联机构常常含有过约束,受力分析时就会出现静不定问题。对静不定机构进行受力分析时,为求出全部的未知量不仅要建立所有构件的力和力矩平衡方程,还要建立相应的补充方程。以含有过约束力偶的2次静不定的4-UPU并联机构为例进行受力分析。得到机构的自由度和位置反解。通过列出构件的力、力矩平衡方程和补充方程求解4-UPU并联机构处于某一位置姿态时的运动副约束反力以及与作用在机械上的已知外力和各构件的惯性力相平衡的主动力,并给出主动力和主运动副约束反力的一组数值计算结果。在分析时把运动平台与分支连接处的运动副拆开作为主运动副。首先,通过部分力和力矩平衡方程,以及补充方程确定主动力和主运动副的约束反力。然后,从上向下逐一考虑各构件的平衡,利用剩余的力、力矩平衡方程求解其他运动副的约束反力。即该方法在受力分析时能够实现部分力解耦。过约束分为过约束的力和过约束的力偶,该原理可以推广应用于其他的静不定并联机构,其中包括机构含过约束力的情况。     

具有力约束的汽车门锁欠驱动空间机构

以汽车门锁开启支链占用空间少、高效驱动和高端多功能为目标,对单回路空间机构进行构型综合,得到可实现电动开启的RRRSR机构;针对电动开启支链适应手动开启运动的兼容性需求,减少RRRSR机构运动副约束,得到RRSSR欠驱动机构,使得机构与其他支链的运动兼容;通过对该机构运动副增设扭簧力约束,保证了机构运动柔顺性和稳定性;以特定方向投影进行方程变量降维,使得所构建的空间RRRSR机构运动学方程变量最少,解析求得输入角和输出角关系式.仿真结果表明,具有力约束的汽车门锁RRSSR欠驱动机构既能完成电动开启过程,又能在手动开启工况下具有运动兼容适应性.     

考虑关节间隙的五杆机构动力学建模

利用含间隙关节元素之间的几何关系建立了该机构的间隙模型,写出了该机构的位置方程并对其进行了运动学分析,采用连续接触碰撞力模型描述了该机构间隙副的法向接触力,并以修正的Coulomb摩擦力模型建立了该机构的间隙副的切向接触力,利用第二类拉格朗日方程建立了该机构含间隙副的完整动力学模型,并结合ADAMS动力学仿真软件分析了运动副间隙对该机构动态特性的影响。为该机构的间隙补偿与控制策略提供了理论依据。     

空间RCCR机构的力分析与仿真

利用示力副法对空间RCCR机构进行力学分析,并利用计算机辅助动力学分析软件COSMOSMotion对该机构进行仿真分析,通过典型运动副约束反力仿真结果与理论计算结果一致性分析.得出了该机构的若干重要结论.     

基于螺旋理论的3-RPS型并联机器人运动学分析

3-RPS型并联机构具有三个结构对称的支链形式,各支链由一个转动副连接机座、一个球面副与动平台相连接,转动副与球面副由移动副所连接。采用螺旋理论及空间机构构型原理,通过约束形式分析得出该类型并联机器人运动性质,采用矢量分析方法对其运动学正解/反解进行求解,得出该并联机构运动学方程。基于对称非齐次性少自由度并联机构Jacobine矩阵,进一步对该类型并联机器人结构奇异性进行分析与总结。     

基于自调的平面曲柄摇杆机构运动副的合理配置

无过约束自调机构已成为当前机构创新设计的主要方向。本文详细分析了无过约束曲柄摇杆机构能够实现自调的机理和条件 ,并利用矢量旋转的数学方法建立了该机构自调时圆柱副中的位移协调方程 ;在此基础上 ,分析了两种不同运动副配置时机构的自调特性 ,据此得到了曲柄摇杆机构的运动副合理配置型式 ,同时 ,得出一些对自调机构结构设计具有指导意义的结论     

三对传力杆空间RCCR机构示力副静约束力

以示力副的柔性化处理为基础建立变形协调方程,在接近刚体的条件下求解了三对传力杆空间RCCR机构的示力副静约束力,其结果较以传力杆弹性化处理为基础的求解结果更为简洁且接近理想状态。     

高速工业平缝机挑线刺布机构的动力学分析与仿真

针对工业平缝机高速化的要求,应用闭环矢量法、联立约束法对挑线刺布机构进行运动学和动力学建模,推导其运动学和动力学方程。利用Matlab/Simulink仿真得到机构的运动参数和运动副受力情况。对运动副作用力和惯性力分析,发现运动副受到周期力的作用,且力作用时间短,变化快,形成对运动副的冲击激励,易造成机体的振动和局部磨损。通过对机构的动态静力分析,为高速工业平缝机的进一步受力及振动优化提供了理论基础。     

新型球面并联人形机器人踝关节机构静力学性能分析

采用拆杆法建立机构的静力学平衡方程,考虑构件弹性,利用小变形叠加原理建立机构的变形协调补充方程,进而完成二自由度并联人形机器人踝关节机构的静力学分析。通过数值计算,得到在三种外载荷下构件上的各力与机构位姿的关系图。结果表明:外载荷为纯力时,支链1的受力很小,支链2的受力近似为零,而中心球面副支链的受力近似等于外载荷;外载荷为纯力矩时,三个支链的受力情况相似;外载荷为力和力矩时,支链1、支链2的受力情况与外载荷为纯力矩时的受力情况相似,中心球面副支链的受力为前两种情况的叠加。外载荷中的力成分主要由中心球面副支链承载,力矩成分由三个支链共同承载。该研究为该人形机器人踝关节机构在工程中的结构设计与应用提供了静力学参考。     

一种用于无人驾驶汽车运动模拟的3自由度并联机构动力学建模

针对无人驾驶汽车半物理仿真试验对运动模拟系统精度要求高的特点,给出一种以3-RPS并联机构为基础的改进型3自由度并联机构.与3-RPS并联机构相比,由于该改进型并联机构中的被动约束承受了3-RPS并联机构中驱动器所承受的沿其转轴方向的力,因而改善了驱动器的力学特性.根据该并联机构的结构,建立运动学方程.基于Newton-Euler方法建立动平台的动力学方程.根据力矩平衡原理分别计算出同时垂直于驱动器及其转轴的分力以及同时垂直于被动约束上部及其转轴的分力.依照功率守恒原理计算出沿被动约束上部的力.驱动器的驱动力以及被动约束沿转轴的力即可求出.此计算方法对少自由度并联机构的动力学求解有借鉴意义.     

考虑运动副冲击影响的铰链四杆机构动力学分析

采用分离－碰撞－接触模型建立含间隙机构的运动微分方程,考虑机构驱动装置的机构特性,在注解过程中根据运动副反力为零等条件判断运动副元素间是否发生分离和碰撞,提出了运动副元素发生分离和碰撞的模式假设,进行考虑运动副冲击的影响对机械进行动力学分析。研究结果表明,所提出的模式假设是合理的,在求解运动微分方程过程中考虑运动副冲击影响的算法是可行的。     

水压摩擦副中的压力与流量特性

水的低粘度使得水压润滑间隙中的惯性力与粘性力几乎处于同一数量级,因此研究摩擦副的润滑特性时,不能忽略惯性力的影响。惯性力的作用可能改变间隙流场的局部甚至全局流态,从层流变为紊流,因此应用经典润滑理论所得的计算结果将产生太大的误差。采用CFD方法从N-S方程出发对水压摩擦副中压力与流量特性的惯性影响和表面粗糙度效应进行了研究,并与经典润滑理论结果进行了对比,发现表面粗糙度和惯性力对润滑间隙中的压力和流量特性均有一定的影响。其中,惯性力对端面摩擦副中的压力分布具有一定的影响,对端面副和径向副的泄漏流量均有影响,并且惯性力使得表面粗糙度对流场流态的影响得以体现,因此以N-S方程而不是雷诺方程为模型所得的计算结果更加准确。     

三环减速器的受力分析

针对三环减速器机构中的虚约束，提出了以运动副接触变形为基础的变形协调方程；建立了含有虚约束的多相并列平行曲柄机构受力分析模型。在此基础上分析计算了三环减速器的轴承载荷和高速轴曲柄上的转矩；探讨了机构克服死点的机理；并对减速器的结构设计和参数选择提出了一些建议。     

Design equations for the complete shaking force balancing of 6R 6-bar and 6-bar slider-crank mechanisms

The article presents the design equations for complete shaking force balancing of commonly used planar Stephenson's and Watt's type 6R 6-bar and 6-bar slider-crank regular force transmission mechanisms using the method of linearly independent mass vectors. Regular force transmission mechanisms are those in which the shaking force can be completely balanced by distributing the masses of the existing links. Design equations are developed by considering the existing links. Design equations are developed by considering mass distributions of the coupler links and sliders specified whenever possible, so that the counter-balancing masses are mounted on the shafts supported by the fixed frame of the mechanism. Industrial design applications of the design equations given are illustrated in two numerical examples where the shaking force in a Stephenson's Type-1 6R mechanism and a 6-bar double-slider-crank mechanism used in V-engines is balanced.     

The complete shaking force balancing of a spatial linkageПoлнoe ypaвнoвeшивaниe peзyльтиpyюшeй cил инepции пpocтpaнcтвeнныx мexaнизмoв нин-xин-чэнь

The equations for complete shaking force balancing of an open-loop spatial chain consisting of pairs without sliding freedom, a single loop spatial n-bar linkage with R-R link consisting of pairs without sliding freedom, as well as a single loop spatial n-bar linkage with only one P pair are derived in this paper. For a single loop n-bar linkage with R-S link, the equations of complete shaking force balancing are derived also, if the mass center of the R-S link has some constraint. In the examples, the equations of complete shaking force balancing of Bennett, RRRSR, RRPSR and RRSRR linkages are given.     

Shaking force balancing of planar linkages with force transmission irregularities using balancing idler loopsVollständiger trägheitskraftausgleich von ebenen koppelgetrieben mit ungleichmässiger kraftübertragung durch schleifen

The article first shows 4-bar, 6-bar and 8-bar planar mechanisms with force transmission irregularities in which an unbalanceable shaking force is generated by a link or by a group of links that have connections to the fixed link through pairs permitting linear freedoms only. Complete shaking force balancing of such mechanisms with force transmission irregularities using the method of linearly independent mass vectors and the concept of balancing idler loops in presented. Design equations for the complete shaking force balancing of some 4-bar, 6-bar and 8-bar mechanisms with force transmission irregularities are given. A numerical example is included.     

调节阀气缸活塞执行机构的自调结构分析与设计

气缸活塞执行机构是调节阈主要的驱动机构之一.由于该执行机构中存在过多的过约束,导致该机构安装困难及工作过程中零件的严重磨损.在对该机构进行过约束分析的基础上,进行该机构的自调结构设计,并利用ADAMS软件对该机构及其自调机构进行仿真分析.结果表明,自调机构中不仅各运动副的受力明显减小且变化均匀,从而有效的减小了该执行机构的弹性振动及运动副的磨损;同时,运动副形位误差对机构性能影响的敏感度降低,从而降低了对运动副元素的精度要求,降低了产品的制造加工成本.     

曲柄滑块机构振动力和力矩的附加平衡机构

对机械中常用的曲柄滑块机构的振动力和振动力矩的平衡问题进行了探讨。提出了一种新的附加平衡机构。通过对机构的运动学和动力学分析，给出了振动力平衡的条件。振动力完全平衡后机构的振动力矩，可通过调整附加机构中偏心齿轮的回转中心得到部分平衡。根据振动力矩的均方根值最小原则，确定了偏心齿轮的回转中心的具体位置。提出的机构增加质量较小，不需要额外增加移动副。可以在工程中简化使用。