基于螺旋理论的空间机构自由度分析方法

将螺旋理论应用于空间机构的自由度分析中,采用螺旋理论中的运动螺旋和力螺旋分别来表示空间机构的自由度和约束,并利用螺旋理论中的互逆原理,对空间机构进行约束和自由度分析,总结出求解空间机构的自由度和过约束的方法,举出算例.研究从自由度和约束的基本概念入手,从而保证了方法的准确性和通用性.     

基于螺旋理论的滑块群驱动机构自由度分析

本文研究的滑块群驱动机构是一种比较少见的少自由度并联机构。该并联机构能够实现X和Y轴的移动以及绕Z轴的转动。运用螺旋理论分别对单个分支的约束和整个并联机构的运动螺旋进行求解。通过螺旋理论中的互逆原理,求解出机构的约束螺旋系,从几何的线性相关性来求解机构的自由度。通过求解约束螺旋系的最大线性无关组和刚化输入后约束螺旋系的最大线性无关组来进行对比分析,判断机构自由度选取的合理性。     

基于螺旋理论的2自由度并联机构分析

提出一种的两自由度并联机构,能实现俯仰和横滚运动.运用螺旋理论描述单个分支约束及所有分支约束的合成,并从几何上直接分析约束的线性相关性,判别出机构自由度的性质,同时给出公共约束,冗余约束存在的几何条件和相应的判别计算公式,在此基础上得到2自由度并联机构自由度计算的修正Gr(u)bler-Kutzbach计算公式.     

利用约束螺旋理论综合的空间对称2-DOF并联机构

首先按运动功能对两自由度空间并联机构进行分类,得到了空间2Ryz型（绕y轴和z轴转动)和1Rz1Tz型(绕z轴转动和沿z轴移动）的两自由度机构;给出了两类并联机构的分支约束螺旋系和机构约束螺旋系,以及保证所有分支约束螺旋的合成是期望的机构约束螺旋系的几何条件。对这两种空间并联机构运用约束螺旋综合理论进行系统的型综合,得到了可实现连续运动的具有绕定平台平面内两轴转动的并联机构以及沿着定平台法线方向移动和绕其转动的两自由度并联机构;得到了两自由度并联机构各种类型的分支链结构,以及两类机构的结构约束特性。将少自由度对称并联机构类型由原来的9类扩充到11类,丰富了机构类型。     

基于几何约束条件过约束并联机构自由度瞬时性的简便判别方法

由于采用螺旋理论工具计算得到的并联机构自由度是瞬时的,特别对于过约束并联机构,不仅其自由度性质可能改变,而且有些自由度的运动可能根本实现不了,所以必须对其自由度的瞬时性进行判别.鉴于国内外对过约束并联机构自由度瞬时性的判别方法的研究非常少,基于机构自身的几何约束条件提出一种判别过约束并联机构自由度瞬时性的简便方法.该方法根据各分支的几何约束条件建立几何约束方程,通过检查几何约束方程是否存在非零实数解来判别机构自由度的瞬时性,并以五种过约束并联机构为例,阐述该方法的具体判别步骤.基于仿真软件ADAMS提出一种判别过约束并联机构自由度瞬时性的仿真分析方法,该方法检测仿真模型自动添加的多余自由度,检查自动添加的多余自由度是否产生位移来判别自由度是否为瞬时的,同样采用这种仿真分析方法对上述五种过约束并联机构的自由度瞬时性进行判别.结果表明两种判别方法得到的结果是一致的,有力地验证了两种判别方法的正确性.     

基于螺旋理论对少自由度并联机器人约束链的研究

螺旋理论是分析少自由度机构运动学的有力工具。本文基于螺旋理论对少自由度并联机器人的机构构型中的约束问题作了分析,并对约束链的自由度作了计算,为并联机构的特殊型位分析、运动分析、受力分析提供了有力证据,并进一步丰富了螺旋理论的应用。     

基于约束理论的图谱化平面机构自由度分析方法

基于约束理论的图谱化机构分析方法,通过绘制机构的自由度线和约束线,并根据简单的互补关系,来分析机构的自由度和运动情况。这种方法简单直观,容易理解。图谱化方法适用于分析复杂多支链的空间机构,对于自由度较少的机构(如平面机构),往往会出现约束线数目多,图形混乱,造成绘图和分析上的困难。文中介绍了约束线和自由度线的互补理论,并对图谱化方法进行改进,使其适用于平面机构的分析。这种方法去除了平面机构的公共约束线,简化了线条数目,使得分析更加简单明了。最后通过实例分析说明该方法可分析多支链、多回路的平面机构的自由度和运动特征,证明了图谱化平面机构分析方法的有效性。     

基于并联机构理论的曲柄群驱动机构的自由度分析

曲柄群驱动机构是一种特殊的传动机构,根据经典机构学的理论,它是一个超静定机构,文中将它视为一种特殊的并联机构,运用基于螺旋理论的自由度分析方法,对存在p个曲柄的该机构的自由度进行了分析,从约束螺旋的角度深入分析了其被约束的自由度,结果表明其自由度为1,破解了它的超静定问题,为该机构的应用提供了理论依据。     

基于螺旋理论的并联机构构型设计

总结了一般并联机构与具有被动链并联机构的结构特点，提出了具有被动链并联机构的基本构造方法，根据螺旋理论分析了并联机构与其支链的自由度关系，提出了并联机构的构型设计与演变的基本法则。     

过约束与局部自由度对机构关节约束反力可解性的影响

利用静力学平衡方程研究了一种含局部自由度的4-SPS/CU无过约束并联机构的受力分析。写出了该机构的静力学平衡方程并得出其方程组中方程个数大于未知量的个数,采用局部转换矩阵去掉了该机构中局部自由度对应的力矩平衡方程使原来的超定方程变为静定方程。说明了对机构中局部自由度的预处理提高了静力学平衡方程的求解效率。为了系统的研究过约束和局部自由度对机构静力学平衡方程的影响,分别讨论了2阶至5阶过约束机构静力学平衡方程的可解性与机构中过约束与局部自由度的关系,制定了机构中局部自由度和过约束的判定方法。证明了机构中过约束与局部自由度对机构静力学平衡方程的可解性影响具有一般性,为机构的关节约束反力求解提供了理论基础。     

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.     

Actuation Spaces Synthesis of Lower-Mobility Parallel Mechanisms Based on Screw Theory

The lower-mobility parallel mechanism has been widely used in the engineering field due to its numerous excellent characteristics.However,little work has been devoted to the actuator selection and placement that best satisfy the system's functional requirements during concept design.In this study,a unified approach for synthesizing the actua-tion spaces of both rigid and flexure parallel mechanisms has been presented,and all possible combinations of inputs could be obtained,laying a theoretical foundation for the subsequent optimization of inputs.According to the linear independence of actuation space and constraint space of the lower-mobility parallel mechanism,a general expres-sion of actuation spaces in the format of screw systems is deduced,a unified synthesis process for the lower-mobility parallel mechanism is derived,and the efficiency of the method is validated with two selective examples based on screw theory.This study presents a theoretical framework for the input selection problems of parallel mechanisms,aiming to help designers select and place actuators in a correct and even optimal way after the configuration design.     

单自由度高频减振镗杆结构的优化设计

随着现代高速切削技术的发展,刀杆的振动严重影响着加工精度和刀具耐用度。对于深孔精加工的镗杆,由于其长径比大,吃刀量小,工件转速高,在切削过程中容易产生高频振动,甚至会产生共振,导致切削无法进行。为了减小镗杆的振动,根据振动学理论,在尽量不降低刚度的同时通过减少镗杆质量来提高其固有频率,利用ANSYS软件对不同结构的镗刀杆进行模态分析和静力分析,提取前四阶固有频率和镗刀尖的位移,从而对镗杆结构做出最佳设计。     

新型3-PCRNS球面3自由度并联机构

提出一种新型3-PCRNS球面3自由度并联机构,其分支运动链由一个带环形导轨的移动副PC,一个转动副RN (下标N表示三个分支中转动副的轴线都交于一点)和一个球铰S构成。运用约束螺旋理论,对该机构的自由度、奇异位形和输入选取进行分析。在一般非奇异位形下,该机构中三个PCRNS分支运动链对动平台施加三个汇交于机构中心点的约束力,约束机构动平台的3移动自由度,机构具有3转动自由度;在奇异位形下,三个PCRNS分支对动平台施加六个线性相关的约束力,其最大线性无关数为五,机构具有一个绕z轴的瞬时转动自由度。可选用带环形导轨的移动副PC作为主动副,此外该机构动平台绕z轴的转动自由度和其他转动自由度解耦。     

螺旋理论在并联机构中的应用

螺旋理论是研究高等空间机构学较为简便的一种数学方法,它是在线性代数的基础上发展起来的。文中介绍了螺旋理论在并联机构自由度分析、反螺旋求解、型综合等方面的应用,并且通过具体数值算例来验证了该方法的可行性、简便性以及优越性。最后可以清晰地总结出螺旋理论是诸种研究并联机构学中最实用的工具。     

飞机结构强度试验局部约束装置设计

采用加载夹具对中央翼接头加载过程中,由于中央翼发生航向变形,垂向和侧向载荷在航向产生载荷分量,容易对接头造成损伤。因此设计一种局部约束装置,通过卡板把该装置安装在中央翼上,限制夹具与接头之间的相对变形,使航向载荷分量通过约束装置传递至中央翼盒段,以保证接头的安全。     

混联仿生机器狗构型研究

仿生机器人研究是机器人学研究的热点之一,由于多年的进化,生物的各关节运动一般难以用机械结构完全实现。为克服目前仿生机器人普遍存在的刚度低、肢体功能弱等不足,以机器狗为研究对象,结合狗的基本行为特征和各关节的生理结构,将各关节的主要功能进行排序,并提出重要性/权重法作为机器狗设计中简化各运动关节的依据;据此分别运用并联双自由度转动机构RGRR-Ⅰ、RGRR-Ⅱ以及单自由度转动机构设计机器狗的各关节,并构造出24自由度的混联机器狗。所设计的混联机器狗具有结构简单、制造容易、刚度强、控制便捷、肢体运动灵活等优点。此研究思路和方法,对其他类型的仿生机器人设计有借鉴作用。     

基于螺旋理论的转动解耦调平机构型综合

芯片与基板之间的平行度调节机构对倒装键合设备的成品率起着决定性作用。为研制该调平机构,基于螺旋理论分析了二自由度转动解耦机构的实现条件,综合出了一类含有3支链的转动解耦的并联机构。该类机构的支链1不含驱动副,由2个转动副组成;支链2和支链3各有1个驱动副,分别驱动动平台绕支链1中的一根转动副轴线旋转。针对其中一种只含转动副和移动副的构型进行了自由度验算,选择了合适的输入运动副,并利用ADAMS完成了该机构的运动学仿真。研究结果表明,该转动解耦的调平机构可应用于倒装键合设备、精密运动平台等多种场合。     

浅析单螺杆挤出机用螺杆的径向挠曲与磨损的原因

以150mm螺杆为例,分析了单螺杆塑料挤出机的螺杆在机筒中静止和工作状态下的挠曲情况,由此进一步分析和讨论了磨损的原因,并推荐了设计依据。