3-UPS/PU-XY混联机床的机构设计及运动学分析

提出一种由空间三自由度并联机构和二自由度运动平台组成的混联机床构型,运用螺旋理论分析机构的运动原理,算出了自由度,对机构驱动输入的合理性进行验证。采用闭环矢量法和速度映射关系,对该机床的运动学特性分析,给出了该机构的位置逆解,确定驱动杆和动平台之间的位姿关系。在此基础上,分析了速度性能及姿态空间,得到机构速度Jacobian矩阵。通过运动学仿真,验证了机床运动学分析的正确性,研究表明,具有该结构的机床具有较大的工作空间,实现对大型工件的精密加工。     

一种大摆角五轴联动混联机床设计及运动学分析

提出一种由空间三自由度混联机构和二自由度运动平台组成的五轴联动混联机床构型,运用螺旋理论分析该机构的运动原理。采用闭环矢量法和速度映射关系,对该机床构型的运动学特性进行分析,给出了该机构的位置逆解,确定驱动杆和动平台之间的位姿关系。在此基础上,分析了速度性能及姿态空间,得到机构速度Jacobian矩阵。通过运动学仿真,验证了机床运动学分析的正确性。研究表明,具有该结构的机床可实现较大摆角的加工工作,刀具的摆角可达(-40°~90°),通过五轴联动和刀具的大摆角转动,可实现对复杂工件的五面精密加工。     

新型六自由度冗余混联机床运动学模型

提出了一种以新型三自由度冗余驱动并联机构4-PRP作为定位模块,串联上三自由度并联机构3-UPSPU来共同实现六自由度运动的新型混联机床的机构设计方案。首先,运用螺旋理论分析了该机床实现3T3R运动原理,计算出该机构的自由度。然后,利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程,运用影响系数法建立了一阶运动影响系数矩阵—Jacobian矩阵和二阶影响系数矩阵—Hessian矩阵,建立了完整的运动学模型。最后,应用MATLAB对逆解方程进行求解并利用ADAMS对求解结果进行仿真验证,验证了运动学模型的正确性及机构的可行性。     

一种新型3T2R冗余驱动混联机构的位置逆解和工作空间分析

提出了一种新型3T2R冗余驱动混联机构。首先,运用螺旋理论分析了该机构实现3T2R运动原理,计算出该机构的自由度,进行了输入选取与论证;然后,利用解析矢量法建立机构位置逆解方程;随后,基于位置逆解,结合机构的约束条件,运用数值搜索法对其工作空间进行研究,分析机构的性能优越性;最后,应用MATLAB对逆解方程进行求解并利用ADAMS对求解结果进行仿真验证,验证了逆解模型的正确性及机构的可实现性。     

一种新型混联机床的机构设计与运动学分析

提出了以四自由度1PS+4TPS型混联机构为主进给机构,辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型混联机床的布局设计方案。该混联机床方案中定平台通过4个结构完全相同的TPS驱动分支以及一个PS约束分支与动平台相联,动平台可以实现一维平动和三维转动,该方案具有可实现姿态角大、工作空间大等优点。对主进给机构进行了机构设计,推导出了主进给机构一、二阶运动影响系数矩阵,建立了主进给机构封闭形式的运动学方程。文中给出了运动学分析的数值实例。     

自由度冗余混联机床的机构设计及运动学分析

本文提出了一种自由度冗余混联机床的机构,通过运动学分析及MATLAB仿真验证了机床自由度与设计相一致,机构运动平稳。     

冗余驱动4-PRP+3-UPS&PU混联机床静刚度分析

提出一种6自由度4-PRP+3-UPSPU冗余驱动混联机床,并对该机床进行静力学及静刚度方面的研究。首先,基于力雅可比矩阵对该机床进行静力学分析,列出静力平衡方程,求解出外力负载与驱动力和支链约束力之间的映射矩阵;其次,分析各驱动分支和约束分支提供的约束力螺旋,计算出各分支在约束力螺旋作用下产生的弹性变形;最后,建立机构刚度模型,对各分支的弹性变形进行叠加,求解出机构的整体柔度矩阵和刚度矩阵。结合数值算例,应用MATLAB进行编程计算得到各驱动分支及动平台的弹性变形随驱动位移的变化曲线。     

新型龙门式五轴联动混联机床机构设计及位置逆解研究

提出了一种以新型四自由度并联机构(3-RPR+R)UPS作为并联加工模块,辅以能实现并联加工模块滑动的直线导轨来共同实现五坐标联动加工的一种新型龙门式大摆角混联机床的机构设计方案。首先,运用螺旋理论中运动和约束的关系分析了该机床实现3T2R运动原理,计算出该机构的自由度,进行了输入选取;然后,利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程;最后,应用MATLAB对逆解方程进行求解,并利用ADAMS对求解结果进行仿真验证,验证了逆解模型的正确性及机构的可行性。     

混联机床2自由度并联机构的设计分析

研究了一种平面2自由度并联机构,给出了该机构的运动学正逆解、速度雅可比矩阵、机构的奇异形位并对其工作空间关键点的灵巧性进行了计算分析。据此设计出了4自由度混联运动机床。该并联机构在农业机械、坐标测量和工业机器人等领域也有广阔的应用前途。     

新型超冗余驱动混联机器人设计分析与性能优化

提出了一种新型五自由度超冗余驱动混联加工机器人,并对该机器人的关键结构进行了设计分析与性能优化。基于螺旋理论对该机器人自由度进行了分析,研究了机器人的拓扑构型特征并进行了结构设计,结合局域指标与全域指标分析了机器人运动/力传递性能,基于性能图谱与无量纲化结构参数对机器人传递性能进行了优化,获取了机构的最优结构尺度与最优传递性能分布,研究了最优结构尺度下机器人的全部优质姿态空间,并考虑关节运动限制与机构运动干涉条件,分析了机构的姿态空间。研究成果对于五轴混联机器人的研究与应用,具有重要的借鉴意义。     

含冗余驱动并联机构的混联加工单元运动学分析及实验验证

设计了一款以2UPR&2RPS冗余驱动并联机构为动力头的新型5自由度混联加工单元,并对其进行了运动学分析.首先,基于旋量理论计算混联加工单元的自由度,证实其具有空间两转动和三平动(2R3T)运动能力.其次,运用空间矢量法建立混联加工单元的运动学模型,推导出机构的位置正/逆解解析式.再次,基于分层搜索思想预估混联加工单元...     

一种多轴混联结构机床的运动学分析和轨迹设计

介绍一种新型多轴混联结构机床并对其进行了运动学分析和轨迹设计,该机床的刀头动平台具有6个自由度,工作台具有2个自由度。运动学分析过程中,通过确定8个坐标系,确定了机床的工作范围及工作轨迹。依据传统理论和现有的五轴机床,定义其中的5个坐标系,根据合理的轨迹设计来定义本结构中的另外3个坐标系,通过分析该机构的各参数之间的关系,构造出其力学模型。     

Exechon混联机器人的三自由度并联机构模块位置分析

以一种组成五自由度混联机器人Exechon的三自由度并联机构模块2-UPRSPR为研究对象,利用解析法对其位置正/逆解进行分析。针对位置正解,得到了只含一个未知量的24阶多项式方程,给出了该机构位置正解的所有可能解的解析表达式,对于位置逆解,得到了其显式表达。算例表明,由正解方程得到的8个实数解对应4组镜像位形,逆解方程存在2个实数解,对应2种位形,从而得到该机构位置正/逆解的全部解析解。     

基于RGRR-Ⅰ并联双自由度转动机构的混联五轴机床研究

传统的串联式数控机床存在刚度低的缺点.并联双自由度转动机构RGRR-Ⅰ刚度高,且有着工作空间/机构尺寸比大、耦合为零、制造容易等一系列的优点.运用RGRR-Ⅰ构造的并联双自由度转动刀头摆动精度高、工作空间大.基于混联五轴联动车床的工作要求,研究能实现绕xyz三个直线运动坐标移动,两个运动轴坐标回转的混联五轴联动机床,分析其工作机理,建立有关模型.该研究也可为其他混联机床的设计与制造提供借鉴.     

动态式连接的少自由度混联机构的运动学分析

动态式连接混联机构源于直升机自动倾斜器等效机构,可广泛应用于直升机旋翼系统中球铰轴承疲劳试验机。提出内外环嵌套动态式连接的一种新混联机构,其特点是将直升机自动倾斜器原来的上下混联机构改为内外环嵌套混联机构,内外环之间采用球铰副连接,从而可以使机构体积减小,降低耗能,提高机构高速旋转时的稳定性。依据螺旋理论和等效自由度的方法,计算该混联机构的自由度。应用数值方法针对该机构进行位置正解分析。根据正解分析该机构的工作空间。所得结果可为球铰轴承疲劳试验机的研制提供参考依据。     

空间2自由度冗余驱动并联机构运动学性能分析

面向建筑机器人领域的高性能机械臂需求,提出了一种空间2旋转自由度的3-UPS&U冗余驱动并联机构。基于螺旋理论和修正的G-K公式对机构的整体自由度进行分析,确定了其围绕恰约束支链万向副旋转的运动特性。建立驱动参数与末端参数之间的映射关系,得到其工作空间模型。通过主驱动并联、从动约束串联的独立建模,构造了该并联机构完整的广义雅可比矩阵,进一步得到动平台末端中心点线速度与驱动关节速度之间的无量纲化雅可比矩阵,并据此建立了特定工作空间下机构的灵巧度、承载能力和刚度性能评价指标。最后结果表明,3-UPS&U冗余驱动并联机构进行较高频次上下摆动作业时,在约束支链所布置的对应转轴方向上,具有更佳的综合运动学性能,且能大大降低性能衰减的幅度。     

新型3T2R冗余驱动混联机构动力学分析

以一种新型3T2R冗余驱动混联机构为研究对象,采用Lagrange方程法建立了基于工作空间的动力学模型。首先,基于影响系数法建立机构动平台输出速度与各构件运动速度的映射矩阵;然后,基于各构件的速度和位置确定系统的Lagrange方程,完成动力学建模;随后,借助最小2范数法实现机构工作空间的非约束等效广义力到轴向驱动力的优化;最后,基于动力学模型分析机构驱动冗余与非冗余对机构性能的影响。得出冗余驱动时驱动力峰值可降低约44%,且驱动性能显著改善。     

混联式机床的并联机构刚度解析

了混联式机床中的3－RPS并联机构刚度的边界元解析方法。采用关节合成的方法对并联杆系机构的机械结构系统进行静力学建模;将构件作为柔性体,利用边界元法对并联机构的静力学特性进行了。得出了3－RPS并联机构各分支的受力状态及系统的刚度。     

一种共轴混联机构的运动学分析

给出一种新型共轴混联机构,该机构由一个并联机构与一个混联机构同轴反方向旋转构成,其特点是机构反向旋转的两个动环并不直接接触,高速旋转时的稳定性高。分析该机构的运动学特性,对机构进行位置分析,计算机构的自由度,建立运动学反解方程,采用直接求导法,计算机构的速度、加速度。为了能够更加直观地观察计算结果,选择正弦函数作为末端变化函数,来观察各支链的运动轨迹以及速度加速度的变化。     

不可修复两类冗余混联系统的可靠度分析

一、前言在诸单元不可修复的条件下存在两类冗余混联系统:附加单元系统(零件冗余)和附加通路系统(系统冗余)。这两类系统在独立单元——对应相同、整体功能也相同的情况下,可靠度却不相等、茆氏在m=2、所有单元的可靠度都相同的严格限制条件下,证明了R_u(t)>R_c(t)。应该承认,茆氏在证明过程中所引人的限制条件对于某些特殊的系统是适合的,但就一般的系统设计来说,不仅各组单元之间由于功能、结构的差异导致可靠度互不相同,而且同组单元之间也常常由于人们对后备冗余单元功能的期