基于渐开线球齿轮的机器人柔性手腕结构与运动分析

介绍了一种基于渐开线环形齿球齿轮传动的机器人新型柔性手腕及其空间八杆驱动机构。该柔性手腕由六个球齿轮按特定规律串联而成,构成了一种多系杆的空间运动行星轮系机构。新型柔性手腕具有3自由度,可实现全方位偏摆运动和自旋运动,任意方位最大偏摆角可达126°,其运动性能明显优于著名的Trallffa柔性手腕。介绍了多个球齿轮的串联结构型式,分析了新型柔性手腕的结构特点和动作原理。对驱动机构进行了可动性分析,建立了驱动机构的运动学模型。分别进行了手腕偏摆运动分析和自旋运动分析,利用Denavit-Hartenberg方法确定了六个球齿轮的位姿矩阵,推导了手腕输出轴偏摆角与第一级系杆框架偏摆角之间的关系,并求出了输出轴末端的坐标参数方程,建立了自旋运动正、逆问题运动学模型。上述驱动机构和柔性手腕的运动学分析模型成为设计控制系统的依据。     

偏心渐开线齿轮传动计算方法分析

偏心渐开线齿轮传动的设计和计算存在四种模型：纯滚动模型;等转角模型;等分模型和微分模型。对这四种模型进行了深入分析和对比,指出了各自的缺陷和不足。除微分模型外,其它三种模型均存在模型误差,其中等分模型和等转角模型是等价模型。微分模型需要用数值方法求解微分方程,因此存在计算误差。     

球形齿轮传动理论与运动分析

本文在研究球形齿轮传动的基础上,提出了一种环形渐开面球形齿轮机构,克服了以往球形齿轮传动存在的问题。进而对其传动原理和结构与安装特点进行了深入研究。最后,对单对球形齿轮进行了运动分析。     

偏心渐开线齿轮传动的等分模型

基于两齿轮的几何中心连线等分回转中心连线的假设 (等分模型 ),建立了偏心渐开线齿轮传动分析和设计方程,分析了模型的误差。等分模型存在模型误差,但计算比较简便,当精度要求较低或者离心率较小时,可以用等分模型进行设计和计算,以便简化设计和计算过程,便于工程技术人员掌握。     

偏心渐开线齿轮传动设计的附加杆组法

在偏心渐开线齿轮机构上附加Ⅱ级杆组，得到齿轮五杆机构。通过齿轮五杆机构分析，得到一种偏心渐开线齿轮传动设计方法，该方法思路清新、计算公式简便，便于工程技术人员掌握。     

渐开线球齿轮机构造型及其运动学仿真

球齿轮是一种不同于传统齿轮的新型齿轮，球齿轮机构具有2个传动自由度，它用来传递二维回转运动。阐述用Pro／E实现渐开线球齿轮机构的精确三维造型方法，并对球齿轮机构进行运动学仿真。仿真结果说明球齿轮机构可在两球体之间实现精确、连续的球面纯滚运动，因而可作为从动件输出轴的空间姿态需要精确控制的执行机构。     

渐开线环形齿球传动中齿面曲率及曲率半径研究

首先从渐开线环形齿球齿轮的形成原理出发,导出环形渐开面参数方程式;然后利用微分几何原理推导了齿球齿轮传动的齿面主曲率与主方向,得出面齿轮传动中诱导法曲率的两个主值;分析了传动中的主要参数对曲率的影响,所获得的结论对面齿轮传动的接触强度计算与分析具有参考价值。     

微线段环形齿球齿轮传动的齿面接触分析

探讨了微线段环形齿球齿轮的构造过程,分析了球齿轮啮合过程中接触椭圆的变化规律,计算了微线段环形齿球齿轮的传动曲率与接触强度,建立了微线段环形齿球齿轮传动的参数化模型。采用有限元方法分析了微线段环形齿球齿轮轮齿的接触和弯曲应力,并与相同参数的渐开线球齿轮进行了对比分析。数值模拟结果表明,微线段环形齿球齿轮的接触应力和弯曲应力比渐开线球齿轮都有较大幅度的减少。     

渐开线环形齿球齿轮的几何建模及其齿面方程研究

球齿轮的几何模型及其齿廓曲面方程是对其进行实体建模、有限元分析、齿廓曲面特征分析、运动学及其动力学分析等的基础,但目前相关的研究工作没有深入进行。从渐开线环形齿球齿轮的形成原理出发,提出了一种不同于文献[1]的几何模型构建方法;详细研究了各分块齿侧曲面及其母线在统一中心直角坐标系下的参数方程,导出了各分块曲面的参数方程,所得各项研究结果对相关研究的进一步深入展开具有重要参考意义。     

弯曲强度计算中的立方抛物线法与环齿球齿轮的弯曲强度计算方法研究

提出一种渐开线环形齿球齿轮的弯曲强度计算方法,解决目前球齿轮弯曲承载能力计算方法缺乏的问题,为球齿轮应用于工程实践提供保障。同时为适应有关参数数值计算需要,根据材料力学基本原理,提出弯曲强度参数计算中的立方抛物线法。     

齿轮传动加速度噪声辐射机理研究

从齿轮动力学的观点出发,分析了齿轮传动的加工误差和弹性变形所产生的冲吉力及冲击加速度的大小,利用声学理论论计算了齿轮啮合冲击时产生的声压和声功率等声学特性参数,从而可定量的计算化加速度噪声。这对齿轮系统的减振降噪和噪声控制具有重要意义。     

球开蜗杆砂轮的磨齿原理及其球基螺旋面参数

提出用球开蜗杆砂轮连续分度展成磨削内齿轮的概念,阐述了其磨齿原理.建立了砂轮的球基渐开螺旋面议程和分度球面螺旋线方程,给出螺旋运动参数,螺旋线导程,螺旋升角的定义及计算式.     

MECHANISM DESIGN AND MOTION ANALYSIS OF A SPHERICAL MOBILE ROBOT

A new spherical mobile robot BHQ-1 is designed. The spherical robot is driven by two internally mounted motors that induce the ball to move straight and turn around on a flat surface. A dynamic model of the robot is developed with Lagrange method and factors affecting the driving torque of two motors are analyzed. The relationship between the turning radius of the robot and the length of two links is discussed in order to optimize its mechanism design. Simulation and experimental results demonstrate the good controllability and motion performance of BHQ-1.     

弧面分度凸轮机构传动系统非线性动力学特性研究

对弧面分度凸轮机构传动系统,用集中参数法建立了较为精确的5自由度等效动力学模型,在该模型中,考虑了电动机动力特性、传动副间隙、阻尼、油膜挤压、构件弹性和负载特性的影响,并推导出了该传动系统的5自由度非线性微分方程组,使用有限差分法,用FORTRAN77语言编制了该传动系统动态模拟计算机应用软件RGCAMD（Roller gear cam dynamic）,并进行了大量的动态模拟计算,详细地分析了系统参数对动态响应的影响,总结出了各参数对动态响应的影响规律,得到了一些工程上很有应用价值的结论。     

直齿轮传动系统特征分析与静强度可靠性模型

齿轮传动系统是一个串联系统,但在系统与零件之间的关系、系统实现功能的方式、以及系统的时间属性等方面与传统意义上的串联系统有明显不同。从可靠性分析的角度,详细分析了齿轮传动系统在系统构型、载荷传递及失效等方面的特点。鉴于可靠性分析的需要,细化了机械系统分类,把串联系统划分为简单(空间或空域)串联系统(常构串联系统)和时域串联系统(变构串联系统)。根据在功能、结构、载荷等方面不同的系统,有针对性地研究可靠性分析与可靠性建模方法。以单级齿轮传动系统为例,建立了不同系统结构参数、不同服役条件下的系统可靠性模型,展示了系统可靠性变化规律,以及所建模型与传统串联系统模型之间的差异。     

无模胀球的原理与研究进展

介绍了无模胀球技术的基本原理和主要工序, 以及无模胀球技术的最新研究进展和在工程中的应用情况。对椭球壳体液压胀形时的应力分布进行了理论分析和图形描述, 并进行了一系列的椭球壳整体无模液胀成形试验研究, 同时通过有限元数值模拟分析了壳体在胀形过程中塑性变形的发生部位及扩展过程。     

关于重新建立平面、球面机构与结构自由度计算新公式的研究

从四杆机构具有灵活性和平面机构任意封闭图形具有3个约束数的理论出发,对机构学的自由度计算公式进行了研究。研究结果表明,新公式不仅比1896年俄国科学院院士契贝舍夫建立的公式更为简单明了,具有计算速度快的特点,而且还适用于单环、多环、开式链、闭式链、混合链、高副、周转轮系、汽车行星排及结构力学中的静定结构和超静定结构自由度的计算。为计算平面、球面机构与结构自由度提供了更为方便快捷正确的理论计算式。     

双驱动卷扬机多流传动系统的动态性能分析及试验研究

从运动学角度分析了双驱动卷扬机多流传动原理和计算方法,通过实例分析进一步阐明该传动的性能和特点。采用功率键合图理论和方法,建立双驱动卷扬机多流传动系统在考虑支承弹性下的系统耦合振动模型,并进行动力学的仿真。设计双驱动减速器传动试验装置,改进现有试验台, 实现了多通道数据采集。从而较全面地揭示了行星减速器系统的动态特性及传动性能,并与理论结果对比,其变化趋势一致,变化规律基本相同。进而验证了双驱动卷扬机多流传动系统的键合图模型的正确性,也表明所用的方法是有效的。