一种新型凸轮-连杆组合分度机构的运动学分析

针对自动化机械要求实现高速分度的需求,提出一种新型的凸轮-连杆组合分度机构。在系统分析该机构的结构与传动原理的基础上,将其在运动学上等效为以组合分度机构的输入、输出构件为驱动构件的五杆机构。在此基础上,采用多刚体运动学分析方法,推导了系统的约束方程,进而建立等效机构的运动学分析模型,得到了各构件在一个分度周期内的运动规律。文中研究可为该机构的运动学设计及动力学分析奠定基础,采用的多体运动学分析方法可为同类机构的运动分析提供借鉴。     

轮式装载机工作机构动力学分析的有限元建模

运用等效单元思想,结合有限元方法,推导出轮式装载机工作机构的等效伪质量矩阵和等效力系表达式,并根据动力学普遍方程,建立系统的动力学非线性微分方程,求解采用降阶的四阶Runge-Kutta方法.建模过程简单,提高了建模的效率.所建方程反映了系统各个构件的运动关系,为轮式装载机工作机构的动力学分析提供了一种有效的建模方法.     

新型轮椅爬梯机构的柔性动力学仿真分析及优化设计

基于设计的一款新型自动爬梯轮椅,在驱动电机提供的转矩、乘坐人员及轮椅自重的共同作用下,首先计算得出了爬每级楼梯的时间;然后借助Ansys Workbench中的瞬态动力学模块对爬梯机构进行了柔性体运动学分析,得到了爬梯机构中直接运动构件机械脚1的运动特征曲线,并对轮椅爬梯运动中出现的不稳定现象提出了改进方案;同时进行动力学分析,得到了爬梯机构各构件的等效位移与等效应力随时间的变化曲线,完成了对爬梯机构柔性体机械系统的运动学分析与动力学分析;最后对爬梯机构进行优化设计,其优化结果比原模型质量降低了20.74%,节约了制造原材料,同时为这类轮椅的优化设计提供理论依据。     

一种基于CCM的机构元知识构件模型

CCM作为CORBA的构件模型标准 ,代表着未来的构件规范。文章基于CCM ,提出了知识处理的构件模型。并通过机构设计中的复杂机构的机构元知识构件组合 ,从而实现其预定运动的实例 ,讨论了基于CCM的机构元构件交互作用的过程     

轨迹约束滑道式传动机构精度综合的实现

针对轨迹约束低速重载传动机构的特点,构造等效运动学模型。通过闭环矢量分析,应用全微分法建立该机构的运动参数标准离差的数学模型。将精度理论的等影响分析法应用于机构运动输出求解和构件尺度的敏感度分析。实现了轨迹约束低速重载传动机构的精度综合。针对具体构型和结构参数,给出了仿真分析结果,显示该方法在实现机构复杂运动输出时,采用敏感度分析的可行性。     

非对称3-PRS机构运动等效机构演化及约束性能对比分析

少自由度并联机构存在运动等效机构,表现为多种结构不同的机构运动学完全相同而性能各异,从具有运动等效特性的一组机构中遴选出性能优异的机型具有重要意义。基于运动等效机构的演化机理导出了一种非对称3-PRS机构的三种无过约束和三种含过约束的运动等效机构。基于运动/力传递指标对非对称3-PRS机构及其运动等效机构进行了优化设计,得到了优化尺寸区域。针对非对称3-PRS机构及其运动等效机构运动学相同而约束不同导致机构约束性能各异的特点,建立了此类机构的约束性能指标,在运动/力传递性能优化尺寸下,绘制了各机构的约束性能图谱,求解了各机构的全局约束指标,完成了此类机构的约束性能对比研究,实现了非对称3-PRS机构及其运动等效机构兼顾传递和约束性能的机构优选。     

基于Pro/E的并联机床动态仿真

利用Pro/E 软件设计出3-TPT并联机床机构,对各个零件进行建模.利用该软件的结构模块对各个构件进行装配,并对驱动杆添加驱动器,并设置好驱动器的参数.运用机构模块对构件的装配进行仿真,以观察整个机构的实际运动过程.对运动过程所得的结果进行分析,同时检查构件间是否存在干涉,最后生成并联机床运动过程的视频文件.     

高速凸轮机构动力学模型研究

由于高速凸轮机构惯性力大,非弹簧元件不能都看成是绝对的刚体,从而忽略构件弹性变形的影响,而应将整个机构看成一个弹性系统,经过对机构各元件进行分析后,将其等效为单自由度系统模型,并以此模型对从动件作摆线运动规律作动力学计算和仿真,结果表明,对高速凸轮机构的分析和等效是合理的、正确的、完全可行,既简单又实用.     

机构的运动可靠性综合

本文将可靠性概念引入机构综合，讨论了机构运动可靠性综合的数学模型及其求解方法。在综合过程中同时考虑综合方法本身带来的方法误差和构件尺寸的制造误差引起的随机误差对机构输出构件运动精度的影响，使综合结果满足预定的运动可靠度要求。     

机构运动仿真的可行性与可行域研究

计算机动态仿真技术已经广泛应用于机构的研究和设计中,对机构进行运动仿真,在动态显示前,需要对原动件作周期运动的整个过程,即组成机构的所有构件的运动位置进行分析计算,得到机构在做周期运动过程中所有构件均满足和不满足装配条件的原动件位置信息,该过程可称作机构仿真的预运行,将满足装配条件的区域称为可性域.由此提出了机构运动仿真的可行性概念.这样,在运动仿真演示时,显示的是机构在可行域内的连续运动.该理论的提出对于生产中机构运动情况的分析与问题解决、以及机构的优化设计等具有重要意义.     

铝锭连铸机接锭装置的运动分析

针对铝锭连续铸造机接锭装置的四连杆机构进行运动分析,将机构中已知的尺寸参数和运动参数与未知的运动变量之间的关系用数学式表达出来,利用MATLAB强大的计算功能,求解四连杆机构运动轨迹、速度以及加速度等问题,并用图形化的方法表示分析结果,为研究和优化铝锭连续铸造机接锭装置的四连杆机构的运动性能和动力性能提供必要的依据.     

基于含有冗余支链3-RPS/3-SPS并联机构的波浪能转换装置优化设计

提出了一种含有冗余支链的3-RPS/3-SPS并联机构,基于该机构设计了一种新型的海浪发电装置。对波浪中发电装置的浮子进行运动学建模,得到耦合运动方程并采用切片理论方法确定了方程中的水动力系数。通过分析浮子能量采集效率与浮子尺寸的关系,确定浮子直径为6 m时波浪能采集效率较高。建立了3-RPS/3-SPS机构支链与末端的速度映射关系,通过对液压缸的受力分析,推导出液压缸等效黏性阻尼系数,进而建立了修正的浮子运动方程,该方法同样适用于其他采用并联机构的海浪发电装置。定义了波能装置的有效工作空间评价指标、全域运动学性能评价指标及输出功率指标,绘制了各项指标在结构参数上的分布情况,基于性能评价指标对波能装置进行多目标结构参数优选,确定了一组综合性能较优的几何参数。优选结果表明：波能装置中机构几何参数R=5 m,r=2 m时,工作空间体积、运动学性能及输出功率等性能均有不同程度提升。该研究为海浪发电装置的设计和应用提供了理论基础。     

Path curvature of a geared seven-bar mechanism

This paper presents a graphical technique to locate the center of curvature of the path traced by a coupler point of a planar, single-degree-of-freedom, geared seven-bar mechanism. Since this is an indeterminate mechanism then the pole for the instantaneous motion of the coupler link; i.e., the point coincident with the instantaneous center of zero velocity for this link, cannot be obtained from the Aronhold–Kennedy theorem. The graphical technique that is presented in the first part of the paper to locate the pole is believed to be an important contribution to the kinematics literature. The paper then focuses on the graphical technique to locate the center of curvature of the path traced by an arbitrary coupler point. The technique begins with replacing the seven-bar mechanism by a constrained five-bar linkage whose links are kinematically equivalent to the second-order properties of motion. Then three kinematic inversions are investigated and a four-bar linkage is obtained from each inversion. The motion of the coupler link of the final four-bar linkage is equivalent up to and including the second-order properties of motion of the coupler of the geared seven-bar. Then the center of curvature of the path traced by an arbitrary coupler point can be obtained from existing techniques, such as the Euler–Savary equation. An analytical method, referred to as the method of kinematic coefficients, is presented as an independent check of the graphical technique.     

装载机工作装置三维运动仿真

利用AutoCAD的三维功能对ZL50F装载机工作装置进行三维建模、零件装配和干涉检查;模型导入到3ds max,利用3ds max的层级链接和正、反运动功能,建立装载机工作装置各组成部件的层级链接关系,实现装载机工作装置工作过程的运动仿真。     

独立杆组参数矩阵的表达方法

并联机构中由于各杆组间的约束类型不同导致部分杆组参数向量中含有不独立的混合参数,使得对机构中输出构件自由度数目及性质、机构过约束判断的直观性变差。为构建仅含独立运动参数的杆组参数向量,分别就向量中非独立的"角运动参数"、"非衍生线运动参数"、"衍生线运动参数"展开讨论,基于螺旋理论,通过研究螺旋系的相关性,得到线性无关的基螺旋系,并等价到杆组参数矩阵中,建立独立杆组参数矩阵,最终提出参数垂直分量有效准则。结合该准则,基于GOM自由度新公式,对几种典型机构进行自由度分析,验证这些理论在独立杆组参数矩阵确定、机构自由度求解、输出构件自由度及运动性质分析、过约束判断等方面的应用。     

基于高速光纤链路的同步测控机制

针对光刻机工作台多维纳米级同步运动,提出一种基于光纤链路的同步测控机制,实现了针对各运动轴控制指令执行和传感数据采集的严格同步;为每个运动控制器与其测控单元之间设计了独占的高速数据通道,确保测控的实时性;设计了基于内部总线的同步周期触发,定义了一致的传感器、执行器单元执行时序,以及精确光纤链路数据传输模型,确保测控的高同步性。实验结果表明,该测控机制的总体输出延迟小于0.65μs,同步误差小于20ns,若提高光纤链路速率,能进一步提升同步测控性能。     

新型逃生门锁装置技术分析与研发

分析消防锁的特点、功能和性价比,在已有防盗门锁具的基础上,对其门锁结构作了创新设计。提出了新型火灾逃生门锁装置的技术方案,以及解决快速开锁和防盗安全矛盾的措施。分析了主副锁机构的联动方式和锁体行程计算。该门锁装置并不改变原防盗锁的内部结构,而是增加一些移动副、转动副和平面连杆机构,在防盗门基础上改造锁具的安装方式,使正常开锁和逃生方式开锁溶为一体。该锁可广泛应用于学校和居民区等的房间门上,解决火灾地震等突发灾难时的迅速开门逃生问题。     

面向操作可靠性提升的复合工业机器人运动规划

复合工业机器人的应用能够有效提升智能制造车间生产效率。而在其运动规划问题中,基于移动平台调整的机械臂初始站姿直接决定了目标任务是否能够可靠执行。为解决以上问题,提出一种考虑机械臂初始站姿的运动规划优化方法。基于前期基础,采用旋量描述和切片表征方法分别解决了复合工业机器人运动学建模和最小避障距离建模问题,为进行轨迹优化提供了模型基础;建立了最小化耗能当量和运动时间的运动规划优化模型,通过考虑初始站姿影响设计了包括移动运动参数、冗余关节角度和机械臂运动参数在内的混合优化变量集,同时考虑运动学约束和避障约束条件保证机械臂运动平稳性和安全性;结果表明,基于规划优化的复合工业机器人具有较高的操作可靠性。     

Clearance Influence on Dynamic Response of Intermittent Roller Chain Drive

The clearances appear in chain link hinges induced by manufacturing tolerance or wear of components are the most important factor that influences the dynamic performance of the intermittent roller chain drives.Due to the existence of the clearances in chain link hinges,the serious impact vibration phenomenon which influences the stability and the position accuracy of the chain drive system would be caused in the intermittent motion.But,the problem may be that a reasonable modeling on the chain with clearances is difficult due to the large clearance's number in chain system and the fact that the clearance' size are different.Currently,the studies on the dynamics of the intermittent roller chain considering the multi-clearance' joints are rare.Most research works have only focused on the constant moving chains.Taking the intermittent roller chain system as an object,this paper designs and builds the experimental device of this kind of mechanical system.The Longitudinal vibration response of the intermittent chain under the different motion laws was tested.The experimental study shows that the clearances presented in chain link hinges can cause severe impact vibration in the intermittent motion of chain.In subsequent work,the dynamic model of the intermittent roller chain system with the multi-clearance' joints was established.By calculating the dynamic response of this kind of mechanical system under the different motion laws,the effect of the clearances on the dynamic response of the intermittent chain drive system was analyzed.The theoretical simulation shows that the serious impact vibration phenomenon of the chain system can be caused by the clearances at the start accelerating period,and the chain drive system is often accompanied by the severe shock and vibration at the moment that the chain moves from the acceleration period to deceleration period.The research conclusions made by the experimental and theoretical studies indicate that the use of motion laws with small and continuous jerk at conversion point can effectively suppress the impact vibration at this point caused by clearances' effect.Additionally,the use of nonsymmetrical motion laws with small jerk approaching the end of the indexing period can obtain a smaller residual vibration.The presented motion law can provide an important reference for the improvement of the dynamic performance of the intermittent chain drive systems.     

机械臂全工作空间域非参数约束位姿误差估算

针对机械臂全工作空间域位姿误差估算,提出了非参数化约束的运动学误差综合解算与动态估算方法。基于误差等效微分变量和多关节运动的连杆坐标系误差等效微分变换,构建了机械臂运动学动态非参数化约束的位姿误差模型。将多因素产生末端位姿误差归结为与关节转角变量有关的周期性动态函数变化,实现了机械臂综合误差的动态函数化描述。根据多连杆坐标系关节运动耦合规律,设计了多关节运动空间坐标系位姿在线解耦变换与补偿算法。全工作空间域验证实验中,误差估算值与测量值之间的位置坐标的最大绝对值偏差小于0.01 mm,姿态角的最大绝对值偏差小于0.03°。实验结果表明,该方法可提高机械臂全工作空间域位姿误差估算的精度与可靠性。