多环闭链机构偏差传递分析及几何精度建模

要实现对多环闭链机构的精度预测和反演设计,建立其几何精度模型至关重要。由于存在闭环耦合、结构复杂等不利因素,多环闭链机构精度建模相比开链机构更加困难。为了解决上述问题,提出一种适应于任意多环闭链机构的几何精度建模方法。首先对多环闭链机构中的误差源进行分析和建模,利用提出的两个新概念--独立环和耦合环来描述机构中存在的所有闭环类型。然后通过首次定义的新算子--低层环算子和新序列--低层环序列来表征多环闭链机构中的环与环邻接关系,并以此获得多环闭链机构误差传递规律。在此基础上,利用多环闭链几何位置方程建立精度计算模型,并基于该精度模型和误差源概率分布函数实现多环闭链误差空间分析。最后以平面SAR天线可展支撑机构作为算例,验证了上述方法和理论的有效性。     

含可重构动平台的新型并联变胞腿机构设计

变胞机构在不同工作阶段会呈现拓扑结构形式不同的运动构态,为便于描述变胞机构各运动构态之间的关系,提出了变胞机构全构态的概念,据此提出了变胞并联机构的构型综合原理,即首先综合出变胞机构的全构态机构,然后由全构态机构经由其约束的增加(或自由度的衰减)演变为某一具体构态机构。构建了基于单自由度空间闭链机构的可重构动平台,据此实现了变胞并联机构的多运动构态切换。根据提出的变胞并联机构构型综合原理,对一种可实现三/四自由度构态切换的新型变胞并联机构进行了构型综合,然后将三重对称Bricard空间闭链机构作为变胞机构的可重构动平台,设计出了一种新型变胞并联腿机构。     

基于约束变化特征分析的变胞机构构型综合方法

变胞机构可认为是机构构态按照特定规律进行连续变化的运动链序列集合,能够适应多种不同的工作任务和功能需求.可进行连续构态变化是变胞机构区别于传统组合机构的重要特性之一,而约束变化是使其构态发生变化的本质原因.根据变胞机构的多构态特性及其约束变化特征分析结果,给出约束变化的实现方式,提出变胞运动副的设计原则.在此基础上,提出一种变胞机构构型综合方法,其实质是根据变胞机构各阶段工作任务和约束条件得到各构态机构构型方案,并对各相邻构态机构方案进行相似度分析和筛选,进而以约束变化特征为基础设计变胞运动副,实现各最优相邻构态机构方案的耦合.以一种物料运输车驱动机构的设计为例对此方法进行验证.     

基于新型两层两环连杆的一族伞状可展机构的构型综合

雨伞的连杆机构是最经典的可展机构之一,它是由多个平面连杆或悬臂杆构建而成,呈现出来的是一种低刚度和低耦合性的肋式支撑结构。到目前为止,可用来构建高刚度伞状可展机构的空间闭环连杆可展单元很少。为此,开发一类含三转动副(3R)耦合支链的两层两环空间连杆,并以它们为单元构建多环耦合的伞状可展机构。基于自由度和对称性特征分析了此类两层两环空间连杆机构的结构形式。提出了一种简洁高效的模块化组合方法来综合两层两环空间连杆可展单元;根据机构的单自由度要求和结构的对称性建立了单元间的可动连接方式;根据综合得到的可展单元和单元间的可动连接方式构造出一族新型伞状可展机构。不同于传统的雨伞机构,这些新型伞状可展机构呈多环耦合状的桁架式结构,在航天装备、建筑结构、艺术结构等领域具有良好的应用前景。     

几何约束驱动的可重构位移子群建模理论

提出基于位移子群的构态重构理论模型,由此探讨约束驱动的空间变胞运动链连续衍生设计策略。通过结合机构构态含拓扑与功能两方面变化特性分析,定义变胞机构中可重构特性的内涵,并将其封装进变胞结构单元,即变胞单元,依据此构建空间运动链构态特性的约束模型,分别构建构态约束矩阵与构态约束特征图,分析约束驱动生成运动链群的构型思想。具体是通过分析子群元素组合对应的构态变化,讨论约束作用性质与子群组合规律,确定几何约束引导单元的交、并运算规则,得出子群约束模型理论,驱动构态方案变化时对应的约束规则与方案衍生过程。深入研究构态约束图对空间变胞链中的拓扑与功能特征尤其含自由度特征的作用机制及约束操作规则、子群运动子集的组合规律,使得变胞运动链的设计转化为子群构态约束特征中元素的改变问题,由此构建变胞机构的多构态结构模型向约束驱动几何模型映射的建模方法,为变胞运动链群的构型方案自动生成与设计提供理论支持。     

描述变胞机构构态变换的一种新方法及其在构型综合中的应用

通过分析变胞机构的拓扑构态变换过程,提出一种能描述杆件减少过程中任意杆件合并的矩阵表达新方法,此方法不需要进行行列变换就可得到简洁的终态矩阵,且不影响原机构杆件的编号。以此方法为基础,阐述杆件数增加或不变的变胞机构拓扑构态变换的数学描述和实现方法。根据变胞机构构态变化规律和平面机构构型综合的拓扑相关性,提出基于变胞机构拓扑构态变换的数学描述进行平面闭链机构构型综合的新方法,给出单自由度闭链构型综合的实现方法和步骤,并以8杆机构构型综合为例进行应用说明。     

基于空间可展机构可靠性设计分析

空间可展机构具有展开性能好、稳定性高、可延展性的特点,可适用于太阳能帆板展开机构、太空平面反射天线等领域,空间可展机构在展开和折叠时需要满足高精度、重量轻的要求,需要进一步对其进行模型设计分析与研究。为提高空间可展机构在展开和折叠时的运动精度,基于空间可展机构的杆件尺寸误差、装配误差和主动件角速度周期性波动误差的情况下,利用常规设计方法和可靠性设计方法分别对空间可展机构的驱动杆直径进行设计计算。结果表明：利用可靠性设计方法计算不仅可以起到优化杆件作用,还提高了可展机构的可靠度,验证了可靠性设计对于研究空间可展机构的可行性与有效性,同时对推进空间可展机构的工程应用具有一定的基础理论支撑与实际价值。     

并联机床数控代码的虚实映射计算

为了有助于并联机床数控系统和仿真系统的开发，克服建立数学模型实现机床数控代码虚实映射计算的缺点，文章提出了综合利用CAD软件的装配约束和尺寸驱动功能来实现虚实映射的方法。给出了并联机床机构简图和虚拟样机实体模型，通过将数控代码进行预处理，进行了并联机床的虚实映射计算，即给定刀具位置和姿态的驱动尺寸、驱动杆件长度的被驱动尺寸，在装配约束作用下驱动尺寸带动整个机构运动，记录杆件长度的被驱动尺寸，求解出杆长的值。计算机模拟结果表明，该方法简捷直观、速度快、求解精度高，可以完成其他多自由度并联机构的虚实映射计算，为并联机构的虚实映射计算提供了更有效的工具。     

面向码垛应用的变胞机构设计与尺度分析

针对单一重复和多样的码垛工作任务,设计了一种能实现多自由度构态和1自由度构态运动的变胞码垛机器人机构,该机构可由多自由度构态调整为1自由度构态,通过1自由度构态实现工作空间内任意两点的移动.将机构分为本质支链和支撑支链,提出了对该机构进行尺度计算的方法.首先,针对工作空间对本质支链进行尺度优化,得到该支链的尺度参数;再...     

多环耦合机构末端件自由度计算的等效法

针对新型耦合机器人与常见并联机器人机构结构的迥异性,提出一种适应多环耦合机构末端件约束分析和自由度计算的新方法,此方法的主要思路是将多环耦合机构转化为并联机构。提出机构拆分原则,将连接输入和输出的部分拆分为多个独立单元体。应用螺旋理论逐一分析拆分出的单元体中各个耦合节点构件相对于机架的独立运动,将含耦合结构的独立单元体等效为一个串联分支,整个机构就等效为一个并联机构。分析等效并联机构各分支的运动螺旋系和约束螺旋系,采用二次反螺旋求得机构末端件的自由度。应用提出的等效替代法计算一个耦合机构的自由度,计算结果与原型一致,表明提出的新方法能够有效化简耦合机构的复杂性并正确求得自由度。     

网状可展开天线反射面精度调整技术研究

给出了改进型周边构架式空间网状可展开天线的具体结构方案,利用权因子法对辅助牵引面式网面精度调整技术进行了理论分析及调整方法研究。给出了网面精度调整的基本理论、公式以及调整步骤,在此基础上提出了型面精度优化的数学模型,并利用单纯形法进行了优化。利用ANSYS软件建立了相应的反射面精度调整模型,并进行了调整计算;证明了所提出的方法是正确性及所给天线的结构方案的合理性。     

扩散工艺调整模型研究

针对快速扩散制造系统中的工艺更改问题,结合军工制造企业的特点,提出了扩散工艺调整模型。在分析扩散工艺调整流程的基础上,通过预执行的思想加快了流程的调整,利用产生式规则研究了扩散工艺调整对快速扩散制造系统中其他系统的影响,并给出了关联规则。为实现扩散工艺调整的快速进行,构建了扩散工艺调整机制。最后,以一个实例分析了扩散工艺的调整过程,验证了扩散工艺调整模型的实用性。     

A cooperative camera surveillance method based on the principle of coarse-fine coupling boresight adjustment

Visual surveillance systems play a vital role in smart manufacturing scenes. In this paper, a cooperative camera surveillance method is proposed based on the coarse-fine coupling boresight adjustment principle. A master-slave camera cooperative monitoring model is established by combining a high-resolution camera with a large-field camera, the former of which is embedded with a Risley prism pair to perform high-precision boresight pointing for monitoring a local target, while the latter can observe a wide scene and guide the former to catch a region of interest. An effective boresight adjustment strategy is put forward with a method of combining fast convergence and iterative refinement. A calibration method of the master-slave camera is proposed with the combination of binocular vision and equivalent motion plane. The error distribution, adjustment efficiency and tracking accuracy of the dual field monitoring are analyzed in detail to reveal the mapping mechanism between imaging feedback and boresight adjustment. In the surveillance experiment, the root-mean-square tracking error of the fine tracking camera can achieve better than 7.04 pixels, while the adjustment steps only need about 10 times, which validates the feasibility and effectiveness of the proposed method in industrial operation surveillance.     

基于激光选区熔化的免组装机构直接制造技术

采用数字化设计和组装并直接制造成形、无需实际组装工序的机构,称之为免组装机构。激光选区熔化能够直接制造冶金结合、组织致密、尺寸精度高和良好力学性能的功能零件,是直接制造免组装机构的理想技术。研究了激光选区熔化成形免组装机构的摆放方式、间隙特征的尺寸精度和表面粗糙度、间隙特征结构优化等关键技术。通过自由设计和DiMetal-100系列激光选区熔化成形设备成形了免组装的铜钱算盘和折叠算盘、平面连杆机构(曲柄滑块、曲柄摇杆、摇杆滑块)和万向节等免组装机构。研究证明,激光选区熔化不仅能够顺利成形形状很复杂的零件,也能够直接成形具有相对运动的免组装机构,为机电产品的数字化设计和一体化制造提供了一种可行的方法。     

某车载固面可展开天线反射体结构建模与分析

某车载6.3 m口径固面可展开天线反射体由瓜瓣面板、背架、展开机构、底座和固定面支撑梁组成。根据不同结构与可展开机构部件的特点,建立了天线反射体有限元模型,开展了模态分析、自重载荷力学分析和风力载荷分析。仿真结果有效揭示了天线反射体模态与型面精度的变化情况,指出了可展开特性带来的反射体周向刚度较弱的问题,可为后续的结构设计与机构集成提供指导。     

制造云服务组合异常自适应调整方法

为解决云制造环境下服务组合过程中出现的异常问题,提出了一种制造云服务组合异常自适应调整方法。通过建立异常处理模型对异常信息进行捕获、分类和抽象,并给出了一系列相应的异常调整策略,利用异常处理评测机制和异常自适应调整算法,实现服务组合对异常情况的自适应调整。实验结果表明,该方法能有效地解决异常问题,提高制造云服务组合的柔性。     

基于ADAMS的伸展滑撬上调整机构仿真分析与优化

调整机构是某些拍摄平台的重要组成部分。针对一型伸展的直升机滑撬,建立数学模型进行运动学分析,在ADAMS中建立虚拟样机模型,进行运动仿真,仿真出拍摄平台垂直方向上的偏角和运动副间杆件的长度变化曲线图,参数化模型并对偏角和长度曲线进行有效值法优化设计,确定优化后的各参数值。各参数值可为调整机构的尺寸修改提供帮助。     

轴一套类零件配合尺寸公差最优设计的研究

公差设计的优劣不仅直接影响产品零件装配精度的实现,而且对产品制造成本亦将产生重大影响。文章对轴－套类零件制造（加工与装配） 成本的各因素进行了分析,提出了达到装配精度要求的最优装配方法的判定准则,建立了生产成本最低的轴－套类零件最优公差设计的数学模型,并用实例验证了该模型在实际中的正确性与有效性。     

机床夹具制造中组合加工法的应用与实践

组合加工法在夹具制造工艺方面上明显有别于装配调整法,其基本原理是将夹具作为一个整体对待,对有位置精度要求的导向结构或定位结构,安排在夹具组装后进行加工,以最大限度地减少各元件之间的累积误差,提高夹具制造精度。现以典型实例为例,论述了组合加工法在夹具制造中的应用过程,并总结了应用这种工艺方法制造的夹具在图样设计的主要特点。大量的实际应用表明,组合加工法是保证夹具制造精度的最简便有效的工艺方法。