模具装配中求解约束的自由度分析算法

采用符号法求解几何约束，能够避免建立和求解大型非线性约束方程组。基于符号法提出并构造了用于求解模具装配约束的自由度分析算法，能够快速有效地求解装配约束，同时较好的解决装配中的欠约束和过约束问题，更易实现模具装配设计过程中的智能化、自动化。     

基于螺旋理论对少自由度并联机器人约束链的研究

螺旋理论是分析少自由度机构运动学的有力工具。本文基于螺旋理论对少自由度并联机器人的机构构型中的约束问题作了分析,并对约束链的自由度作了计算,为并联机构的特殊型位分析、运动分析、受力分析提供了有力证据,并进一步丰富了螺旋理论的应用。     

机构自由度计算中虚约束问题探析

在机构设计与分析教学的基础上,对机构中虚约束的分析与自由度计算进行了探讨,对机构虚约束分析提出一种新观点。     

基于齿轮副约束两重性机构自由度的计算

本文论述了齿轮副约束的特点,提出了齿轮副约束的两重性．并给出了判断方法,完善了机构自由度的计算理论。     

自由度描述与装配约束图求解方法的研究

对几何基本图元进行配合时的约束产生的自由度空间进行了分析,特别是对于距离约束产生的复杂自由度空间进行了描述,给出了自由度空间的数据定义,使得复杂自由度和简单自由度能够统一表达;针对多个约束形成的约束图,将可能出现的闭环约束自动转化为近似闭环约束进行求解,进而采用迂回和递归求解的算法对近似闭环约束进行求解,为闭环约束求解提供了一种思路.     

机构自由度计算中虚约束问题探析

在机构设计与分析教学的基础上 ,对机构中虚约束的分析与自由度计算进行了探讨 ,对机构虚约束分析提出一种新观点     

基于约束理论的图谱化平面机构自由度分析方法

基于约束理论的图谱化机构分析方法,通过绘制机构的自由度线和约束线,并根据简单的互补关系,来分析机构的自由度和运动情况。这种方法简单直观,容易理解。图谱化方法适用于分析复杂多支链的空间机构,对于自由度较少的机构(如平面机构),往往会出现约束线数目多,图形混乱,造成绘图和分析上的困难。文中介绍了约束线和自由度线的互补理论,并对图谱化方法进行改进,使其适用于平面机构的分析。这种方法去除了平面机构的公共约束线,简化了线条数目,使得分析更加简单明了。最后通过实例分析说明该方法可分析多支链、多回路的平面机构的自由度和运动特征,证明了图谱化平面机构分析方法的有效性。     

基于几何约束条件过约束并联机构自由度瞬时性的简便判别方法

由于采用螺旋理论工具计算得到的并联机构自由度是瞬时的,特别对于过约束并联机构,不仅其自由度性质可能改变,而且有些自由度的运动可能根本实现不了,所以必须对其自由度的瞬时性进行判别.鉴于国内外对过约束并联机构自由度瞬时性的判别方法的研究非常少,基于机构自身的几何约束条件提出一种判别过约束并联机构自由度瞬时性的简便方法.该方法根据各分支的几何约束条件建立几何约束方程,通过检查几何约束方程是否存在非零实数解来判别机构自由度的瞬时性,并以五种过约束并联机构为例,阐述该方法的具体判别步骤.基于仿真软件ADAMS提出一种判别过约束并联机构自由度瞬时性的仿真分析方法,该方法检测仿真模型自动添加的多余自由度,检查自动添加的多余自由度是否产生位移来判别自由度是否为瞬时的,同样采用这种仿真分析方法对上述五种过约束并联机构的自由度瞬时性进行判别.结果表明两种判别方法得到的结果是一致的,有力地验证了两种判别方法的正确性.     

基于全约束六自由度零件的机械产品虚拟装配方式研究

为了解决机械产品的虚拟装配模型在原始和改进设计过程中因零部件特征参数调整或约束关系变更而导致的模型干涉甚至崩溃问题,提出了一种全新的机械产品虚拟装配方式。该方式基于对机械产品功能组成的全面分析,找出与每一功能要素相对应的约束分解并构建合理的拓扑结构,在此拓扑结构的基础上,通过对零部件模型六自由度的全约束实现机械产品结构上的定位组合。探讨了支撑此装配方式的关键技术,并给出了具体的逻辑结构和实施流程。     

基于图论和游离自由度的平面几何约束系统建立与求解的研究

为描述平面几何约束模型的求解系统,将游离自由度概念运用到图论中来表示系统的约束状态,并通过建立变量传递规则使数据的变化在图中合理流动,以实现清晰的表达参数系统的目的,达到参数变化快速驱动图形系统变化的效果。     

基于工程约束规则的层次推进布局算法

以弯管机布局设计为背景提出了一种基于工程约束规则的层次推进布局算法。首先根据布局物体间的约束关系把布局物体分成若干布局层 ,然后对各布局层物体由高到低逐层进行布局 ,有效地降低了布局问题求解的复杂度。同时 ,在布局过程中引进了工程约束规则 ,加快了布局问题的求解 ,布局结果更符合实际要求。     

逆向工程中基于几何约束的汽车零部件模型重建

结合汽车变速籀、发动机零部件的精密测量和数字建模，考虑零部件实物模型中的隐含约束关系，提出了基于几何约束的模型重建和优化求解方法。该方法把约束按照优先等级顺序添加到约束图中，应用自由度分析法建立协调的约束系统，把复杂约束问题分解为约束子问题进行求解。将该方法应用于变速箱零部件模型重建中，所得到的几何模型较好地反映了原始设计意图，满足产品装配精度要求。     

基于自由度约束互补集的柔顺机构可视化构型库研究

建立了基于自由度约束互补集的三维可视化构型库。根据所需要的柔顺机构自由度,在可视化构型库中任意位置放置工作台,在该构型库中选择自由度空间和非冗余约束,再根据其它性能指标选择非冗余约束,得到具有最优性能指标的柔顺机构。为验证通过构型库设计柔顺机构的可行性,建立了一种两移动自由度柔顺机构微动工作台几何模型,并对该模型进行了有限元仿真分析。结果表明:通过该构型库组合的柔顺机构具有结构简单,解耦输出等优点。     

新型 3-TPS并联机床(机器人)的约束分析和自由度计算

螺旋理论是分析少自由度机构运动学的有力工具。文章基于螺旋理论对新开发的3-TPS型并联机器人机构的约束问题进行分析和自由度的计算,为并联机构的特殊型位、运动及受力分析提供了有力证据,进一步丰富了螺旋理论的应用。     

基于自由度约束与正弦摩擦补偿的遥控器装配策略

为解决遥控器装配等组装场景非规则外形零件装配问题,提出一种基于自由度约束与正弦摩擦补偿的装配策略设计方法。首先,该方法分析待装配体几何特征,利用接触状态的自由度约束方程设计装配动作,通过不同接触状态之间的迁移逐步约束待装配体之间的相对自由度;之后,针对常用摩擦力补偿算法受静摩擦力影响较大问题,提出一种基于正弦摩擦补偿的摩擦模型,用于补偿静摩擦力。同时,基于无力传感器的关节阻抗算法框架设计运动轨迹和外力,并判断装配状态迁移条件,有效提升装配成功率。实验结果表明,静摩擦补偿后的关节阻抗控制算法明显提升了静力感知性能,提出的装配策略在非规则外形零件组装场景成功率达94%,装配过程的机器人末端出力不超过20 N,可保证在装配力较小条件下以较高成功率完成装配。     

过约束与局部自由度对机构关节约束反力可解性的影响

利用静力学平衡方程研究了一种含局部自由度的4-SPS/CU无过约束并联机构的受力分析。写出了该机构的静力学平衡方程并得出其方程组中方程个数大于未知量的个数,采用局部转换矩阵去掉了该机构中局部自由度对应的力矩平衡方程使原来的超定方程变为静定方程。说明了对机构中局部自由度的预处理提高了静力学平衡方程的求解效率。为了系统的研究过约束和局部自由度对机构静力学平衡方程的影响,分别讨论了2阶至5阶过约束机构静力学平衡方程的可解性与机构中过约束与局部自由度的关系,制定了机构中局部自由度和过约束的判定方法。证明了机构中过约束与局部自由度对机构静力学平衡方程的可解性影响具有一般性,为机构的关节约束反力求解提供了理论基础。     

精确约束二自由度微动角位移机构设计

为了研制面向精密工程的微动角位移机构,采用旋量代数分析了3-HSE和3-HSVR三螺旋角位移机构的自由度和约束模式.分析表明,基于“不共线三点确定一个平面”设计的角位移机构存在欠约束和欠确定运动问题,由此导致机构的位姿和运动具有不确定性.因此,提出了双螺旋式精确约束二自由度角位移机构.这种机构在自然状态下采用六点约束,...     

球面并联机构自由度的终端约束分析方法研究

旋量法以其几何概念清楚,物理意义明确,表达形式简单等优势,常被用于分析机构的终端约束和自由度,然而该方法针对多支链并联机构的分析过程繁琐、耗时长。为解决上述问题,文章以2自由度Omni-Wrist V球面并联机构为研究对象,采用基于几何约束理论的图谱法,通过特定的规则绘制出机构的自由度线和约束线,确定机构的终端约束,进而推导出机构的运动模式。对比用旋量法分析该球面并联机构的终端约束,两种方法虽然殊途同归,然而图谱法简单直观,容易理解,且更为快捷有效。     

基于螺旋理论的单闭环多自由度过约束机构综合

以螺旋理论为基础,分析构成单闭环过约束机构的约束数目、运动副数目和自由度数目之间的关系,给出针对单闭环过约束机构的自由度计算公式。按照约束螺旋的性质将过约束螺旋分为具有不同阶数的力约束和力偶约束两类,总结所有可能形式的独立过约束性质和数目及其组合。在给出特定过约束组合的条件下,应用虚功原理,以反螺旋理论为计算手段,得到多自由度单闭环机构的综合条件。应用解析的方法,得到满足机构为非瞬时运动的条件,给出机构的运动副轴线布置、运动副数目、运动副排列和空间几何条件。全面系统地解决了单闭环多自由度过约束机构的构型综合问题,群举所有可能的单闭环过约束并联机构。给出机构综合步骤以及部分典型机构的设计范例。