铰链四杆机构运动精度和可靠性分析

考虑了铰链四杆机构中杆件长度误差和铰链中的间隙，并对铰链四杆机构进行了输出位移的运动精度和可靠性分析，分析过程中使用了与原四杆机构各校链相对应的转换机构，并用具体算例阐述了该分析方法的应用情况。     

含间隙平面连杆机构的运动精度概率分析

在利用连续接触模型对含间隙平面机构进行运动分析的基础上,应用概率统计和随机过程理论,建立了含间隙平面机构的运动精度概率分析模型,并以一多间隙平面铰链四杆机构为例介绍了此模型。整个模型以矩阵形式表达,避开了对机构输出表达式直接微分遇到的复杂数学运算,同时也解决了机构输出参数误差的相关性问题,非常适合于计算机编程计算。     

函数生成机构的稳健性综合

连杆机构的真实输出和期望输出之间的误差一般由结构误差和机械误差2部分组成，尽管采用确定性的优化方法可以使机构只产生很小的结构误差，但由于各构件尺寸制造误差和各运动副间隙可能会造成显著的机械误差，理论上可行的机构实际上往往是不可行的。为此，将这2种误差综合在一起考虑，建立了机构输出误差的概率模型，提出了函数生成机构的稳健性综合方法。对于给定的置信水平借助于置信系数的概念将概率约束转化为确定性约束，从而机构稳健性综合被构造成确定性非线性优化问题。最后以一个生成函数的铰链四杆机构为例进行了数值计箅。     

考虑运动副间隙的函数机构稳健设计

机构的随机因素使其运动输出在名义值附近波动,从而导致机构的运动精度和可靠性降低。为降低机构运动输出对随机因素的敏感度,提高机构运动品质,提出一种考虑构件尺寸公差和运动副间隙等随机因素的机构稳健设计方法。首先应用截尾混合降维法建立间隙机构运动误差的概率模型,然后采用田口质量损失函数导出机构运动的质量损失函数,再以此建立机构的稳健设计模型,最后以平面四杆函数机构综合为例,验证其方法的有效性。结果表明,该方法能够有效提高机构运动的稳健性,其设计所得机构的运动误差的平均均值和平均标准差分别比原机构减小55%和25%。     

爬楼轮椅前腿机构的可靠度灵敏度分析

针对爬楼轮椅的前腿机构,其运动精度的高低影响着爬楼轮椅整机的稳定性,运用封闭矢量法建立了前腿机构运动输入、输出模型,在同时考虑了杆件尺寸制造误差和运动副间隙误差的基础上,建立了轮腿式爬楼轮椅前腿机构输出角度可靠度、灵敏度模型,利用MATLAB编写程序对建立的数学模型进行仿真分析,得出了机构在不同运动副间隙情况下可靠度的变化规律和其在不同参数下可靠性灵敏度的变化规律,为后期提高前腿机构的运动精度设计提供理论依据。     

高速剑杆织机共轭凸轮引纬机构运动精度分析

为提高高速剑杆织机共轭凸轮引纬机构运动平稳性、运动精度及纬纱交接可靠性等,建立含尺寸误差与运动副间隙的凸轮机构、铰接四杆机构和齿轮机构及其串联组成的共轭凸轮引纬机构运动精度误差模型,结合概率统计法进行运动学仿真分析,揭示凸轮、铰接四杆与齿轮机构误差对剑头运动精度误差及引纬工艺的影响规律。结果表明:凸轮机构在剑头位移误差影响中占比最大,约为48%,铰接四杆机构和齿轮机构对剑头位移误差影响的占比分别约为35%和17%,提高凸轮机构加工精度可改善机构运动精度;机构运动精度误差引起剑头进出梭口的时间改变,剑杆在交接过程中的位移偏差为-4.09～3.23 mm,加速度的偏差均值约为13.07×10~2 m/s~2,从而产生较大惯性力与剑杆的动态变形,致使纬纱交接失误。     

函数生成机构运动误差的随机特性分析

函数生成机构的运动误差是机构构件尺寸和输入运动(时间)的函数,同时构件尺寸公差具有随机性;因此机构运动误差在其运动行程内某时间点上为随机变量,在整个运动行程上为随机过程。基于平面四杆函数生成机构的运动误差模型,推导了误差过程的均值、标准差、自相关函数、自协方差函数的解析表达。数值分析表明,含结构误差和随机误差的机构运动误差为一普遍随机过程。     

高速剑杆织机打纬机构运动精度可靠性分析与计算

针对国产高速剑杆织机可靠性、稳定性、运动精度等急待提高的难题,基于考虑基本尺寸误差、运动副间隙误差及凸轮副表面磨损误差时共轭凸轮打纬机构运动精度的3种计算模型,建立了打纬机构运动精度可靠性求解的精确解析方程式,并运用Maple数值分析软件进行了仿真计算,揭示了各主要误差因素对高速共轭凸轮打纬机构运动精度可靠性的影响规律.结果表明对高速共轭凸轮打纬机构运动精度可靠性影响程度由大到小依次为:凸轮副表面磨损误差、基本尺寸误差、运动副间隙误差,并提出了提高共轭凸轮打纬机构运动精度可靠性的具体措施.     

不确定性下平面四杆转向机构的运动精度分析

为评价平面四杆转向机构在不确定因素影响下的运动精度,提出应用概率理论对机构运动误差进行建模与分析.基于平面四杆转向机构的运动学分析,考虑机构构件尺寸几何公差建立平面四杆转向机构的运动误差概率模型和可靠性模型,并应用一次二阶矩方法对机构运动精度可靠性模型进行求解,从概率的角度研究了平面四杆转向机构的运动精度.     

四杆机构的运动误差分析

本文在忽略刚性构件的运动副间隙的基础上,讨论了四杆机构由于长度尺寸制造误差而引起的运动误差,推导了机构运动误差的普遍方程。     

含间隙铰可展太阳翼末端重复展开精度分析

为提高太阳帆板重复展开定位精度,研制了太阳帆板重复可展机构. 可展机构采用绳系内错式传动原理实现二级帆板的同步重复展开功能,采用水平和铅垂两种布置方式适应太阳帆板的不同展开工况. 基于工程实际,引入铰链间隙以及帆板柔性两因素,建立可展太阳帆板的动力学模型,并进行仿真及数值分析. 分析结果表明:太阳帆板末端位姿精度随铰链间隙的增大而降低,而柔性则直接导致太阳翼展开时产生误差,但二者耦合作用时,能够补偿间隙对帆板重复展开末端位姿精度的影响. 利用研制的可展机构样机对太阳翼展开性能、重复展开定位精度进行实验测试,实验结果验证了合理设计铰链关节间隙,利用帆板柔性与铰链间隙的耦合作用可补偿帆板重复展开末端位姿误差;在许可误差范围内,合理地匹配两因素,可使铰链间隙值具有较大的可取范围,对提高机构的定位精度有益.     

The Kinematics Algorithm of 3RPS Mechanism with Compound Sphere Joint

The new schemes for the kinematics algorithm of traditional 3RPS and 3RPS with compound sphere joint were presented.The kinematics algorithm of traditional 3RPS was established by Quaternion,and the constraint equation of compound sphere joint was established by DH method based on Dual quaternion,and then the kinematics algorithm of 3RPS with compound sphere joint was gotten by replacing the constraint equation of spherical hinge with compound sphere joint.Compound sphere joint was determined by three revolving joints.The proposed method is applicable to any position and orientation of three revolving joints and can analyze systematic errors during manufacturing and calculating process.Examples were used to verify that this method can calculate fast with good reliability.     

基于粒子优化算法的并联机器人误差建模分析

以6?PTRT并联机器人为研究对象,建立其位姿误差模型,利用单支链闭环矢量法,依据输入输出关系,建立误差方程。依据6?PTRT并联机器人的位姿误差模型,将机构误差转化为驱动杆误差,利用MATLAB软件分析各个驱动杆杆长误差参数对其输出位姿误差的影响;建立并联机器人位姿误差修正的目标函数,利用基于带收缩因子的自适应权重粒子群算法寻优各个驱动杆误差参数,修正末端位姿、提高运动学精度,为6?PTRT并联机器人动力学、位姿标定以及轨迹规划和控制等问题提供理论依据。     

基于点球约束的七自由度机器人误差建模与参数辨识

自动化装配对于机器人绝对定位精度提出了更高的要求,由于各种误差因素的影响,机器人理论位姿和实际位姿总是存在着一定的误差,若绝对定位精度过低,容易导致装配过程中零部件之间发生碰撞,严重影响着装配机器人的应用与推广。标定技术是提高定位精度的主要手段,误差建模、数据测量、参数辨识是标定与误差补偿过程中的重要环节。为此,提出了一种基于点球约束的机器人误差建模与参数识别方法：1)通过在机器人末端安装的六维力传感器反馈末端受力情况控制机器人以多种姿态使标定锥与靶标球球面重合,记录接触时各关节的位置数据;2)以靶标球球体半径为适应度函数,利用遗传算法辨识误差参数,从而建立完整的误差补偿模型。以自主研制的七自由度装配机器人为研究对象,针对装配机器人的结构特点,由正向递推建立机器人的正运动学方程,应用固定关节法与反变换法获得机器人逆运动学方程;基于D-H模型,建立机器人的运动学误差模型,在理论研究中,预设定误差参数与位姿变换矩阵,通过牛顿迭代法获取了关节变量值,将关节变量值代入正运动学方程进行验证,利用遗传算法进辨识误差参数,将辨识结果代入运动学模型中进行验证,机器人定位精度得到明显提高。通过实验,采用点球式标定方法采集机器人关节数据,应用遗传算法辨识误差参数,将所求得的误差参数代入误差模型中进行实验,绝对定位精度提升了76.74%,验证了基于点球约束的机器人误差建模与参数识别方法的有效性,为多自由度机器人标定研究提供有益参考。     

静不平衡测量系统柔性杠杆机构分析优化

以质心投影法为主要测量原理,柔性杠杆机构为桥梁,设计一套多框架机构静不平衡测量系统,分析测量原理特性表明:降低柔性杠杆输出端柔度能够有效提高系统测量精度。基于直圆型柔性铰链封闭方程,建立柔性杠杆的柔度模型,利用有限元分析软件Ansys验证柔度模型的准确性,并通过合理设计优化函数和约束条件,对柔性杠杆机构输入和输出端进行相应优化。结果表明:采用封闭方程建立柔度模型的方法是可行的,其柔度理论值与仿真值误差在9%以内,同时建立的优化函数切实可行,在力臂放大系数变化量仅为2%的前提下,杠杆输出端柔度降低了18.63%,增加了杠杆线性度范围,从而有效提高了静不平衡测量系统测量精度。     

Surface deflection-based reliability analysis of asphalt pavement design

The surface deflection of asphalt pavement reflects the strength and stiffness of the entire structure, which can be used to evaluate the rutting life of asphalt pavements. However, it is influenced by various stochastic variables including traffic loads, material properties and structural thickness of each pavement course. The uncertainty of above stochastic variables is of significance for accurately predicting the rutting life of asphalt pavement. In this study, the statistical characteristics of stochastic variables of asphalt pavement were assessed based on the field data collected from asphalt pavement projects. A unique formula with a fairly good accuracy was found using multiple linear regression based on numerical simulation results to ease the calculation of pavement deflection during the reliability analysis. It is shown that the stochastic variables of asphalt pavement can be well characterized by normal distribution or logarithmic normal distribution. The regressed formula to calculate the surface deflection of pavement has a fairly good accuracy with an error of less than 6.0% compared to the numerical method. The proposed surface deflection-based reliability analysis can be used easily to evaluate the influence of input parameters on the rutting life and to guide the structure design of asphalt pavement with required reliability.

     

一种典型连杆机构的运动学仿真与优化

为了更好地对连杆机构的运动性能进行分析研究,采用仿真分析软件ADAMS对一种典型的连杆机构进行了运动学仿真、分析及优化设计.仿真时以各铰点的坐标为设计变量进行设计研究,分析出对工作性能影响最大的三个变量为"DV_4"、"DV_8"和"DV_10",同时以这三个变量为优化对象,并以关键铰点D点的最大受力达到最小值来建立目标函数,进一步对机构进行优化设计.优化结果表明机构工作时的机械传动性和安全可靠性得到了提高.     

含移动副的平面四杆闭链存在整转副条件的探讨

将铰链四杆闭链存在整转副的条件推广用于含移动副的平面四杆闭链，得到了含移动副的平面四杆闭链存在整转副的条件，该条件对各种情况的平面四杆闭链都是适用的     

随机参数压电桁架结构的稳定可靠性分析

在有限元分析方法基础上,基于稳定特征方程对随机参数压电桁架结构进行稳定可靠性分析.综合考虑电荷载和机械荷载联合作用的机电耦合效应,以杆元的物理参数和外荷载系数为随机变量,给出了压电桁架结构失稳的安全余量的表达形式和临界荷载系数对变量求导的方法.在此基础引入随机有限元法,对压电桁架结构进行结构稳定可靠性分析.最后由算例分析了机电耦合效应压对稳定可靠性指标的影响,分析表明考虑压电材料的机电耦合效应和利用外加电压可以提高结构系统的可靠性指标.该方法对含压电材料桁架在工程实际的稳定可靠性分析提供了一个较好的方法.