辊式带钢夹紧装置力能参数及张力放大机理研究

结合板带材弹塑性弯曲理论和S辊增力机理研究,详细分析了辊式带钢增力机构的增力原理,推导了计算公式,给出了机构的力能参数确定方法及对应的增力范围.根据实例对纵向增力进行了验算.结论对多辊夹紧增力机构的设计有重要的指导意义.     

二次正交连杆与齿轮齿条机构的手动加压装置

介绍了一种过临界点自锁的二次正交连杆增力机构和齿轮齿条机构组成的加压装置.分析了其工作原理和技术特性,并给出了力学计算公式.该机构不仅利用了过临界点连杆增力机构的力放大与自锁功能,而且通过二次正交连杆机构进行二次力放大,增力效果远大于常规的力放大机构.     

基于三维力反馈的仿壁虎机器人单腿运动控制

分析了仿壁虎机器人机构,建立机器人单腿的运动学模型,并通过代数法求逆解.静态标定三维力传感器并计算分析了传感器解耦矩阵,设计了力信号放大和滤波电路.建立足端黏附材料的弹簧模型,采用增量式关节运动方式,设计了足端三维力反馈控制算法.在Quanser的半实物仿真平台上验证了三维力反馈控制算法.实验表明仿壁虎机器人对足端三维力控制性能良好,三维力反馈控制算法可行,为具有力感知的仿壁虎机器人实现爬壁运动奠定了实验基础.     

基于BP神经网络的球头铣刀铣削力建模与仿真

将BP神经网络的理论和算法应用于球头刀具铣削力建模的研究中.采用LM算法建立了铣削力预测的神经网络模型,模型中考虑了影响铣削力的加工参数,选取铣削力试验数据对神经网络模型进行训练,用训练好的神经网络模型对铣削力进行仿真.仿真结果表明,用BP神经网络方法建立的铣削力模型能够对铣削力进行准确的预测.     

微创外科手术器械末端执行器夹持力建模与分析

针对主从微创外科手术机器人同一主手控制不同手术器械在相同开合角度下的夹持力安全问题,研究了手术器械末端执行器的夹持力,建立了一种求解末端夹持力的数学模型.所建立的模型考虑了钢丝绳与导向轮之间的非线性摩擦、指部与腕部的运动耦合以及钢丝绳在导向轮上的蠕动变形对夹持力的影响,得到了在相应开合角度下电机电流与手术器械末端执行器夹持力之间的映射关系;同时,对缝合针所受夹持力进行了受力分析,得到末端执行器对缝合针的夹持力以及末端执行器对缝合针的拉拔力与电机电流之间的关系.通过Matlab对夹持力模型进行仿真研究,得到手术器械末端执行器在考虑和不考虑摩擦与变形情况下的夹持力变化曲线,特别是得到了对缝合针的夹持力和拉拔力随电流变化的曲线图.仿真结果表明,所建立的夹持力数学模型更贴近实际情况,为后续有效和安全夹持力控制提供了理论依据.     

铰杆——斜楔式气动夹具增力机构设计及力学分析

设计了一种气动夹具增力机构,是利用典型的铰杆和斜楔增力模块组合成铰杆-斜楔式串联传动机构,通过角度效应,实现力的三级放大.介绍了该机构的组成及工作原理,按照力学模型推导出了增力系数和输出力的计算公式,分析了各工作参数对增力效果的影响.该机构具有结构简单、紧凑、增力系数大等优点,同时可利用单一输入力,实现气动夹具对工件进行双侧对称夹紧的过程.     

原子力显微镜的力曲线分析与转化

原子力显微镜测定的力曲线需转化为力位移曲线来应用.力位移曲线是以任意点为零点的,当研究粘附或者分子模型对比时,需要知道针尖样品间的作用力或确切的零点位置,这时需将其转化为力-距离曲线.本文首先从力曲线的测定原理得出了典型的力曲线,之后从理论上分析了力曲线、力位移曲线和力-距离曲线间的转化,从中得出了转化过程中需要的两个重要参量:灵敏度和零距离,并提出了确定方法.最后,利用MATLAB实现了曲线的自动转化.     

可倾/固定密封内流体激振力计算与试验比较

提出可倾式密封减小密封内气流激振力的理论,其本质在于通过密封块的自适应摆动从而改变流场.利用ANSYS CFX建立可倾密封流固耦合分析模型,计算时应用动网格的方法来实现密封块的自适应摆动.计算并比较了两种形式密封内气流激振力随入口压力、转子偏心以及转速的变化情况.结果表明,随着三个参数的增大,密封内气流激振力均普遍增大.在所有工况下,可倾密封气流激振力均小于固定密封气流激振力,两种密封气流激振力的差值随三个参数的增大而增大.设计密封汽流激振力的试验装置,应用传递函数法识别了密封气流激振力,通过共振的方法提高了识别精度.试验证实了计算得到的现象.对于现代超临界、超超临界机组,两种密封内气流激振力的差别预计会更大.     

基于三级串联力放大机构的气动夹具设计及应用

介绍了由三个角度效应串联作用的三级力放大机构与无杆缸组成的气动夹具系统,给出了其力放大系数和输出力的计算公式.该三级力放大机构具有结构简单、布置紧凑的优点,将其应用于气动夹具中,能够显著减小气缸的直径.或是在气缸直径相同的条件下,夹具的输出力得到了明显的提高.     

液力变矩器轴向力研究

在液力变矩器变矩工况下优化了一元流理论中的循环流量参数,并应用一元流理论进行了液力变矩器轴向力计算.建立了液力变矩器全流道模型,进行了CFD计算,并得到了液力变矩器轴向力.流量优化后的计算结果与CFD轴向力计算结果误差在10％以内.在液力变矩器闭锁工况下应用一元流计算液力变矩器轴向力,通过动态膨胀试验方法和压力试验机测得盖轴向力,并与一元流计算结果做对比分析误差在7％以内.研究表明一元流理论可以满足液力变矩器轴向力设计需要.     

二自由度球面并联机构UP+R静力学分析

采用拆杆法建立了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了机构的变形协调补充方程,进而完成了二自由度球面并联机构UP+R的静力学分析。通过计算,得到在三种载荷下构件上各力、输入转矩与机构位姿的关系图。结果表明,仅在外力作用下,机构的输入力矩恒等于零,构件上的力随机构位姿的变化比较平缓,仅在外力矩作用下,机构的输入力矩、构件上的力随着机构位姿的变化与机构的特性相关。力与力矩在构件上所产生的两部分力是独立的,并可以分离。研究结果为该机构在工程中的结构设计与应用提供了静力学理论基础和依据。     

一种并/混联汽车电泳涂装输送机构运动/力传递效率性能分析

针对一种新型汽车电泳涂装输送机构,提出一种表征并/混联式输送机构输入输出端之间的运动/力传递效率的分析评价方法。首先采用旋量形式导出输送机构的运动学和动力学,再根据旋量的Klein型即李代数e(3)的双线性形式,建立了以输送机构末端执行器的瞬时运动功率与输入端瞬时运动功率的比值作为表征机构输入输出的运动/力瞬时传递效率的瞬态分析评价指标。基于所提出的分析评价方法,得出机构在三种典型期望运动轨迹下从输入端到输出端的运动/力瞬时传递效率随时间变化的曲线,并求得其运动/力平均传递效率。最后利用MATLAB软件对机构进行实例仿真,仿真结果表明了评价指标的合理性和有效性。     

尺蠖式直线微驱动器的设计

针对普通尺蠖式直线微驱动器运动速度低和输出力小等问题,基于柔顺机构设计了一种新型尺蠖式直线微驱动器。微驱动器由箝位机构、驱动机构和输出轴组成,其运动特点是驱动机构驱动箝位机构进行往复直线运动,箝位机构带动输出轴作直线运动。箝位机构和驱动机构均采用柔性杠杆结构,保证了微驱动器所需的箝位力与驱动力,并提高了其运动速度。采用伪刚体方法建立了驱动电压与箝位力、驱动机构输入位移与输出位移之间的关系,根据功能原理建立了输入力与驱动力之间的关系并制作了样机,搭建了实验测试系统进行性能测试,测试结果表明,驱动器最大箝位力为216.43N,最大驱动力为13.5N,在驱动电压120V,频率95Hz时,达到最大速度48.91mm/s。     

2-RUUS机构动力学性能分析

对新型的2-RUUS机构进行机构位形分析,利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。同时给出任意机器人机构惯性力和机构尺寸以及机构质量之间的关系不等式,及相应的惯性力全域性能指标,利用该指标公式可以对任意机器人机构进行杆件尺寸和质量对动力学性能影响的分析。在只考虑机构尺寸的情况下,利用加速度全域性能指标和惯性力全域性能指标,分析2-RUUS机构的动力学性能,绘出上述指标的性能图谱。得到该机构尺寸和动力学性能的关系变化趋势,同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。     

两级对称式柔性铰链位移放大机构的设计与分析

介绍一种新型柔性铰链位移放大机构;对该机构进行了应力分析和位移损失分析,建立了位移放大数学模型,并用有限元分析软件进行了试验验证;计算出位移放大机构所允许的最大输入位移,指出对称式位移放大机构存在着较大的内部约束反力,指出其位移损失与外部负载呈线性关系。     

一种新构型3-RRRRR并联微动机构的研究

基于3-RRRRR并联机构提出了一种由压电陶瓷驱动的新构型并联微动机构,推导出了单个柔性转动副的转角公式和驱动力公式,得到了输入驱动力和机构末端输出位移之间为线性关系,进而得到机构最大驱动力和工作空间;同时得到输入电压与输出位移之间也为线性关系,制作了3-RRRRR并联微动机构实验样机,并进行了实验测试,研究结果为该并...     

高运动/力传递性能移动并联机构分析*

基于螺旋理论求解移动并联机构在单个分支驱动下的分支传递力螺旋和机构输出运动螺旋,给出机构分支在不同位姿下传递功率恒定及其实现最大功率传递的条件。通过分析移动并联3-CPU机构的运动/力传递性能,给出分支将输入功率全部转化为动平台输出功率,即运动/力传递性最大时的主动副配置方式。在此基础上,对移动并联3-PRPU机构进行运动/力传递性能分析,总结其结构参数对分支传递功率的影响规律,得到了其传递性最大时的参数设置。所做工作为分析与综合具有高传递能力的并联机构提供了理论参考。     

3-（2SPS）并联机构力传递分析

提出了一种新型三自由度并联机构,通过矢量力学方法和虚功原理建立了机构的静力输入输出数学模型,得到机构的输入力与输出力之间的关系。定义了力、力矩传递性能评价指标及全域性能评价指标,分析了机构参数与评价指标之间的关系。     

Partial shaking moment balancing of fully force balanced linkages

This paper deals with a solution of the shaking force and shaking moment balancing of planar and spatial linkages. The conditions for balancing are formulated by the minimization of the root-mean-square value of the shaking moment. There are two cases considered: mechanism with the input link by constant angular velocity and mechanism with the input link by variable angular velocity. The method is realized by displacement of the axis of rotation of the input link connected with the counterweight. The efficiency of the suggested method is illustrated by two numerical examples: planar four-bar linkage and RSS'R spatial linkage.     

凸轮-连杆增力机构在钢丝刷生产设备中的应用研究

在钢丝刷生产设备的设计过程中,由于锁口工艺需要的冲压力很大,在动作协调,布局合理的同时,为了使锁口机构在工作中能产生足够大的力以满足工件的变形要求,在这里对锁口机构运动过程中的转移矩和力的变化情况进行了分析,结论表明以凸轮为原动件的连杆增力机构只需施加很小的动力就可得到很大的输出动力来冲压工件,从而满足生产要求。