弹性机构动力平衡的有效新方法

从改善弹性机构动力特性的角度研究了机构弹性动力平衡的本质问题。提出了附加弹性元件的新方法，有效地解决了弹性机构震动力、震动力矩、输入扭矩波动和运动副反力的平衡难题。首次推导出具有弹性元件的弹性连杆机构动力学方程，从理论上阐述了此平衡方法的有效性。仅用附加一根扭簧的简单方法实现了平面四杆机构的弹性动力平衡，效果明显。     

用冗余驱动方法进行柔性机构动力平衡的理论与试验研究

采用冗余驱动方法对柔性机构的动力平衡进行了研究。建立了具有冗余驱动的柔性连杆机构动力学模型,从理论上阐述了冗余驱动的平衡原理;给出了柔性机构最优平衡方法及其数值仿真结果;用附加冗余驱动电机的方法对一平面4R柔性连杆机构的动力平衡进行了试验研究,试验结果与理论分析吻合,充分表明了该方法的有效性和优越性。     

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。     

基于Matlab曲柄群驱动机构平面内的动力优化平衡研究

通过对曲柄群驱动机构平面内的惯性力与惯性力矩分析,建立了该机构动力优化平衡模型.以3个曲柄副的曲柄群机构为例,利用Matlab优化工具箱对具体优化模型进行了求解.结果表明,曲柄群驱动机构动力优化平衡方法能够大幅度降低机构的惯性力与惯性力矩,并且优化平衡时仅需要根据优化结果,在曲柄长度反方向的确定位置附加确定质量的平衡质量块即可,该方法具有较高的可操作性与实际应用价值,对该机构的快速平衡和推广应用具有一定指导意义.     

平面多杆机构摆动力和摆动力矩的平衡

介绍一种实现平面多杆机构摆动力和摆动力矩完全平衡的构件分解法.应用构件分解法采用质量动替代原理,通过质量分布或附加质量配重,把铰链多杆机构中非连架杆的质量依次转化到连架杆上,在连架杆上附加齿轮对惯性配重和质量配重实现机构摆动力和摆动力矩的完全平衡.     

平面多杆机构的平衡性能研究

本文应用质量动替代法，采用质量分布和附加齿轮机构与凸轮弹簧机构，以Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ型六杆机构为例对平面多杆机的摆动力，摆动力矩和输入扭矩进行了完全平衡。     

含间隙弹性机构动态特性分析

在含间隙刚性连杆机构动力学分析的基础上,建立了含间隙弹性连杆机构动力学模型,计入刚弹耦合作用及间隙对杆件弹性变形的影响,利用该方法对一弹性四连杆机构进行动力分析,采用较为简洁的迭代求解方法,通过算例讨论了几类机构的副反力,杆件变形的情况,计算结果表明,该方法是正确可行的。     

曲柄群机构的动平衡条件分析

针对曲柄群机构动平衡方法研究的不足,将质量矩替代法和动量矩替代法相结合推导出曲柄群驱动机构摆动力和摆动力矩完全平衡条件,得出连杆桁架作用在相邻曲柄上的附加质量矩和附加动量矩公式以及二副杆树系统的摆动力和摆动力矩完全平衡条件。将曲柄群机构的动平衡问题归结为求解一个线性方程组而实现机构力和力矩的平衡,同时还得出此类机构只施加配重而不需附加惯性配重机构就可实现机构动平衡,该动平衡方法的应用对物理样机的实验方案设计和配重参数的选择都具有较强的理论指导意义。     

基于虚拟样机技术的机构综合动力平衡方法研究

为了对机构的内部动态性能进行改善,需要对机构进行综合动力平衡.基于采用集成CAD、CAE与可视化技术的虚拟样机,提出一种机构综合动力平衡方法.利用虚拟样机技术建立动力平衡仿真模型,通过建立合理的优化目标,实现了对振动力、振动力矩以及副反力的综合动力平衡.最后,利用虚拟样机技术的仿真结果指导动平衡实验,实验结果表明机构综合动力平衡方法的有效性和实用性.     

平面连杆机构摆动力和摆动力矩的完全平衡

本文利用质量分布和附加两种惯性配重相结合的方法,实现了平面多杆机构摆动力摆动力矩的完全平衡。这两种惯性配重是定轴齿轮机构（简称为齿轮机构）惯性配重和行星机构惯性配重。笔者先以一种六杆机构为例,说明一般多杆机构力与力矩完全平衡的条件推导过程。本文的重点是根据上述理论进一步提出了铰链多杆机构的分解平衡法,即把该类机构分解成若干个铰链四杆机构和双杆组来分别平衡,从而明显简化了平衡方程的推导过程。     

Static balancing of planar articulated robots

Static balancing for a manipulator’s weight is necessary in terms of energy saving and performance improvement. This paper proposes a method to design balancing devices for articulated robots in industry, based on robotic dynamics. Full design details for the balancing system using springs are presented from two aspects: One is the optimization for the position of the balancing system; the other is the design of the spring parameters. As examples, two feasible balancing devices are proposed, based on different robotic structures: The first solution consists of linkages and springs; the other consists of pulleys, cross mechanisms and (hydro-) pneumatic springs. Then the two solutions are compared. Pneumatic, hydro-pneumatic and mechanical springs are discussed and their parameters are decided according to the requirements of torque compensation. Numerical results show that with the proper design using the methodology presented in this paper, an articulated robot can be statically balanced perfectly in all configurations. This paper therefore provides a design method of the balancing system for other similar structures.     

高速转子动平衡的传递函数法

应用传递函数（TF）的概念研究柔性转子高速动平衡两种经典方法－－影响系数法（ICM）和振型平衡法（MBM）的关系，证明二者本质上的统一性，并建立影响系数矩阵与传递函数矩阵的解析关系。应用灵敏度分析技术对柔性转子进行特征灵敏度分析，给出高速动平衡方法中平衡截面位置的选取原则。基于推导出影响九与传递函数的解析关系，提出柔性转子高速动平衡的新方法－－传递函数法（TFT）。多次实验表明，这一方法十分简单有效，有较高的准确性，既克服了影响系数法需要多次起机的缺点，又避免了振型法在临界转速测量时振动过大和相位不稳定的问题。     

基于动力学有限元模型的多跨转子轴系无试重整机动平衡研究*

针对多跨转子轴系现场动平衡需频繁启停机的问题,结合影响系数平衡法和模态振型平衡法特点,提出一种新的基于动力学有限元模型的轴系无试重整机动平衡法。综合转子动力学相关理论和有限元技术,通过仿真构建与轴系结构尺寸和运行参数相符的转子动力学有限元模型。采用柔性转子共振分离原理,分析轴系振型和不平衡振动阶次以确定各跨转子加重平衡平面数和位置,分别在各跨转子平衡位置处施加不平衡激励,获取轴系平衡转速下各振动测点处不平衡响应,计算出相应的加重影响系数,从而取代轴系现场动平衡中需要多次启停机试重测取过程。然后采用最小二乘法通过解平衡矢量方程组得到轴系所需的平衡配重。最后以模拟百万兆瓦超超临界汽轮机的四跨五支承柔性转子轴系试验台为例,应用该方法开展了2 700 r/min转速下轴系四个平面同时配重动平衡试验,单点降幅最高达53%,实现了无试重下柔性转子轴系整机动平衡,可有效减少因盲目试重次数,节省平衡费用和周期。     

基于仿真的机构动平衡实验台振动研究

将机械动力学与有限元分析方法相结合,建立了机构动平衡实验台振动测量的仿真方法.通过将轴承座设为柔体,对比分析了平面四杆机构平衡前后的振动情况.通过仿真计算,有利于在设计阶段掌握机构的平衡程度,该方法对同类复杂机构的动平衡分析具有参考价值.     

Static balancing of a spatial six-degree-of-freedom decoupling parallel mechanism

The static balancing of a spatial 6-degree-of-freedom (6-DoF) decoupling parallel mechanism is discussed in this paper. Two traditional approaches (using counterweights and the springs) are used to statically balance the mechanism. Due to the existence of their shortcomings, a hybrid approach is proposed based on the static balancing of the mechanism. The main feature of this mechanism is that the 3-DoF rotating part can be static balancing itself, which means that its mass has no effect on the gravity balancing of the system, for any configuration of the mechanism, so the rotating part can be considered as a whole and the calculation is simplified. Finally, examples and dynamic analysis corresponding to the three balancing methods are given to illustrate the results.     

管控一体柔性装配线平衡问题研究

针对影响管控一体柔性装配线平衡因素的复杂性与多样性问题,提出一种基于实时分析工序装配柔性因子的管控策略和改进型遗传算法的优化处理方法。首先综合权衡管控一体柔性装配线不平衡的各类因素,为装配工序建立装配次数-预期时间函数与平衡模型;其次在管控决策台对平衡状态实时分析的基础上,构建了基于改进型遗传算法的优化处理模型,并给出基于动态工位分割算法和动态交叉、变异概率的算法改进步骤。     

Optimum dynamic balancing of planar parallel manipulators based on sensitivity analysis

This paper addresses the optimum dynamic balancing of planar parallel manipulators exemplified with a 2 DOF parallel manipulator articulated with revolute joints. The dynamic balancing is formulated as an optimisation problem such that while the shaking force balancing is accomplished through analytically obtained balancing constraints, an objective function based on the sensitivity analysis of shaking moment with respect to the position, velocity and acceleration of the links is used to minimise the shaking moment. Sets of optimisation results corresponding to various combinations of the elements of the objective function are evaluated in order to quantify their influence on the resulting shaking moment, ground forces and the driving torques. The results prove that the proposed optimisation approach can be used to completely eliminate the shaking force and to minimise the shaking moment transmitted to the frame of the parallel mechanism. For parallel manipulators or mechanisms with higher degrees of freedom, for which it is virtually impossible to obtain shaking force balancing conditions analytically, we propose an alternative constrained optimisation procedure. This procedure is based on the fact that while the magnitude of either the shaking force or the shaking moment can be bounded through including a set of constraints in the optimisation algorithm, the sensitivities of the other, either those of the shaking force or the shaking moment, can be minimised.     

计及二阶效应的大位移柔性梁杆系统动力学分析

结合小变形条件下梁杆单元精确有限元方法和大位移随动坐标法,建立了计及二阶效应的大位移运动柔性梁单元的动力学方程.首先从小变形结构入手,建立考虑二阶效应的柔性梁压弯力学模型,推导出二阶理论条件下平面压弯梁的精确有限元方程,进而获取二阶理论条件下梁单元精确刚度阵.运用大位移随动坐标法建立大位移几何非线性弹性梁杆单元平衡方程,使用柔性多体动力学的相对描述方法推导大位移梁单元在局部坐标系下的动力学方程.通过结点位移、速度和加速度在随动坐标系与整体坐标系间的相互关系得到梁单元在整体坐标系下的包含二阶效应的动力学方程.对某型港口起重机臂架系统的变幅工况进行了计及二阶效应的弹性动力分析.