具有单拐点大变形梁的柔顺机构伪刚体模型

为了分析柔顺机构中具有单拐点的大变形梁,基于伪刚体模型原理,提出一种用于模拟具有单拐点大变形梁的柔顺机构4R伪刚体模型.以伪刚体模型拐点位置误差最小为目标函数,运用优化方法得到模型的最优特征半径系数,应用线性回归方法得出模型的刚度系数.数值计算结果说明:提出的模型能够很好地模拟具有单拐点的柔顺杆末端及拐点位置.     

基于绝对节点坐标方法的柔顺机构动力学建模与仿真

采用绝对节点坐标方法系统地研究了大变形柔顺杆的建模问题,建立了柔顺机构刚柔耦合动力学方程。在充分考虑柔顺杆与外部连接处变形特征基础上,提出了含端部变形约束的绝对节点坐标梁单元。应用闭锁问题缓解方法,考察了绝对节点坐标梁单元闭锁现象对柔顺机构动力学仿真的影响。最后通过数值算例检验了绝对节点坐标方法对于柔顺机构动力学问题的精确性和有效性。     

基于ADAMS的六杆机构运动学及动力学仿真分析

为了使牛头刨床六杆机构设计更加合理,运用矢量解析法建立牛头刨床六杆机构运动学模型,并运用ADAMS软件对其进行运动仿真,得出牛头刨床刨头的位移、速度和加速度随时间变化的规律曲线.用分离体法建立该六杆机构的动力学模型,并运用ADAMS软件对其进行动力学仿真分析,获得各构件的受力情况和原动件的平衡力矩,为机构的优化设计提供了理论参考.     

基于虚功原理和Pro/E的六杆机构仿真分析

为了提高压床六杆机构的运动学和动力学仿真分析效率,运用Pro/E骨架模型建立压床六杆机构的运动学模型并对其进行运动学仿真,得出压床冲头的位移、速度和加速度随主动件转角变化的规律曲线.利用虚功原理结合MATLAB语言求解出主动件的平衡力矩,并得到机构的动能、驱动功和阻力功的变化规律.该分析方法可将设计者从复杂的矢量解析法、矩阵运算以及动力学分析软件中解放出来,从而提高六杆机构的分析效率.     

平面五杆柔顺并联机构的多稳态特征分析

以平面五杆柔顺并联机构为研究对象,从机构位形的对称性出发寻找机构的稳态特性.针对五杆机构存在两个柔顺关节的情况进行分析,研究其多稳态特征.将五杆机构简化成伪刚体模型,通过势能和图形的几何关系,推导出角度的对称关系.在五杆机构的分析过程中,发现并利用图形的对称性,来寻找稳态位置.证明了当两个柔顺关节中有一个为驱动关节时,机构可以通过对称角或对称位形来找稳态位置,并寻找到一种平面五杆三稳态机构.     

含柔性铰链柔顺机构的驱动性能分析

以含柔性铰链的平面柔顺曲柄连杆机构为研究对象,建立伪刚体模型.通过对伪刚体模型进行动力学分析,推导出一种新的含柔性铰链的平面柔顺机构驱动力矩的计算方法.算式表明,平面柔顺机构的驱动特性与机构中柔性铰链之间存在着内在关系.根据算例分析结果可知,含柔性铰链的柔顺机构的最大驱动力矩可通过改变柔性铰链的刚度和柔性铰链未发生变形时机构的初始位置来减小.计算了当柔性铰链的刚度及初始位置达到最优时最大驱动力矩的缩减比,为平面柔顺机构的优化设计提供了依据.     

含有柔顺关节的并联机器人应力分析

为了研究含有柔顺关节的并联机器人系统疲劳寿命和优化设计,基于含有柔顺关节的三自由度平面并联机器人动力学模型,推导动应力理论公式.运用MATLAB软件进行计算,并且与SolidWorks、ANSYS和ADAMS三种软件联合共同构建的仿真模型结果进行了对比.结果表明：理论计算和软件仿真所得的应力值变化趋势总体一致,两者相对误差最大值为6.71%,从而相互验证其基本正确有效.     

柔顺机构PR伪刚体模型

基于伪刚体模型的原理,综合考虑柔顺机构中柔性构件的横向变形和轴向变形的影响,提出了带移动副的伪刚体新模型.用移动副和转动副分别描述构件的轴向位移和横向位移,建立了柔顺机构的PR伪刚体模型.通过三维搜索得出了模型的最优特征半径系数,应用线性回归方法得到了模型的刚度系数.通过数值模拟将新的伪刚体模型与1R、2R伪刚体模型以及柔顺杆进行对比,证明了PR模型的优越性.     

空间柔性操作臂的动力学/控制耦合特性研究

采用哈密顿模型,对关节处含谐波减速器的空间柔性操作臂的动力学特性进行了研究. 在考虑谐波减速器柔性效应的前提下,分析臂杆运动过程中的动态约束类型,得到了包含系统控制参量和谐波减速器刚度系数的模态频率和振型方程. 综合关节和臂杆的柔性,建立了耦合系统控制律的动力学方程. 通过仿真计算不同控制参数下系统的动力学响应,验证所建系统动力学模型的有效性.     

七自由度冗余混联机械臂的动力学分析

结合人体手臂关节的运动特点,提出新型七自由度冗余串并混联拟人机械臂机构,并以该机构为例提出混联机构动力学建模方法. 根据运动的传递特性,采用矢量法推导出各个构件在各关节坐标系中的速度和加速度. 基于牛顿-欧拉法在各关节坐标系建立冗余混联机械臂机构的力平衡方程,由于肩关节为过约束机构,所要求解的未知量为27个,基于牛顿欧拉法所建动力学方程为24个. 引入冗余约束力（力矩）引起的杆件变形与动平台位置误差的关系作为补充条件,利用小变形叠加原理补充3个肩关节机构的变形协调方程,联立方程组得到机械臂动力学全解模型. 通过直线、抛物线和圆形轨迹的算例仿真结果验证动力学模型的正确性,为该机构的进一步研究及应用奠定理论基础.     

柔顺机构频率特性分析

为了提高柔顺机构的操作精度和工作性能,需要对其频率特性进行研究.基于有限元方法,建立柔顺机构的动力学方程,得到系统各阶固有频率和模态.并在此基础上,给出了机构固有频率灵敏度的计算方法.算例结果表明,柔顺机构频率特性与各设计参数间存在着特有的内在关系,最后说明了该方法对柔顺机构频率特性分析的可行性和有效性.     

基于DSP控制的开关磁阻电机可逆传动系统

为了优化相电流波形，减少转矩脉动，改善系统的静、动态特性，提出了开关磁组电机（SRM）系统软、硬件综合优化策略.根据SRM的转矩相电流和转子位置角的非线性关系，将系统的运行状态划分为8种不同的工作状态.针对不同运行状态的特征，采用了电压斩波控制（CVC）、电流斩波控制（CCC）、角度位置控制（APC）以及换相逻辑控制策略.使用数字信号处理器（DSP）为控制器，智能功率模块（IPM）为功率变换器，完成了带有能耗制动环节和能在四个象限运行的可逆传动系统的设计，以及软、硬件的研制，并建立了实验系统.试验结果表明，采用软、硬件综合优化策略的系统有优良的静、动态特性.     

平面全柔性并联机构柔性铰链的优化分析

以减小全柔性并联机构中最大应力为目标,通过约束优化算法,并结合ANSYS仿真,研究了3-DOF 4 RRR过驱动并联机构中柔性铰链的优化问题.通过ANSYS建立了全柔性机构的有限元模型,并进行了力学性能分析,给出了机构的性能图谱;建立了全柔性机构中柔性铰链的参数优化模型,采用MATLAB对柔性铰链的最小铰链厚度t和铰链半径R进行优化,并通过ANSYS仿真对优化结果进行检验.检验结果证明,当输出位移一定时,对柔性铰链进行优化后的机构的最大应力比优化前的机构小.     

镁合金型材绕弯成形回弹性能研究

采用非线性有限元软件MSC．Marc及热-力耦合弹塑性有限元模型模拟了AZ31镁合金型材绕弯变形过程,分析了型材回弹和温度场的分布及变化情况．结果表明：相同绕弯角度绕弯时坯料温度的改变对回弹的影响能力有限,温度每升高10℃,回弹角度减幅约为5％;相同坯料温度时绕弯角度的改变对型材回弹的影响不大,而且绕弯角度的改变对变形区温度场分布影响不显著．     

一种新型的大行程XY柔性并联微定位平台

大行程高精度柔性并联微定位平台的需求与日俱增.提出了一种新颖的大行程XY柔性并联微定位平台,它具有镜面对称的结构和冗余约束特性,镜像对称结构能够很好地约束了面内寄生转角和交叉轴耦合,冗余约束在提高系统刚度的同时还降低了运动平台的质量.建立了柔性微定位平台的柔度矩阵模型,用于确定尺寸参数.最后,通过有限元模型分析,并与理论模型对比.结果显示本文所设计的柔性并联微定位平台具有如下特点：20mm×20mm的大运动行程,两运动轴之间具有较高的解耦度,很好地约束了面内寄生转角,其值小于17.76μrad.     

平面柔性铰链机构自动建模方法

从图论的基本概念出发,得到了柔性铰链机构有向图表示,并针对平面柔性铰链机构提出一种改进的双色图表示方法．通过十字链表的数据结构形式将柔性铰链机构的双色图表示映射到计算机中,按照所需的运算顺序遍历双色图,依次调用相应的函数表达式,从而实现了柔性铰链机构运动静力学模型的自动生成．以差分微位移放大机构为例,将基于图表示的平面柔性铰链机构自动建模方法计算结果与有限元仿真分析结果对比,两者的相对误差为4.89％,表明该自动建模方法是可行的．     

交错轴双滚子包络环面蜗杆传动啮合分析

为了消除环面蜗杆传动的齿侧间隙,提高其传动的精度和效率,分析了传统消隙蜗轮副的不足,在无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动研究基础上提出一种交错轴双滚子包络环面蜗杆传动,采取双排滚子错位布置,且滚子轴线与蜗轮径向偏转一定角度。阐述了交错轴双滚子包络环面蜗杆传动的工作原理,依据空间齿轮啮合理论和微分几何理论,采用运动学法建立了蜗杆副的动静坐标系及接触点处的活动坐标系,推导了该新型环面蜗杆齿面方程和蜗轮齿面接触线方程,并导出了该传动的一界函数、诱导法曲率、润滑角及自转角等齿面啮合参数计算公式。最后运用matlab软件进行了数值仿真,并分析了滚柱偏置距离c2、滚柱半径R、交错角γ等参数对该蜗杆传动啮合性能的影响。仿真实例表明:要使该传动保持良好的接触性能和润滑性能,c2不宜超过10 cm,R在8～15 cm之间,γ在28°～50°之间。     

Pro／E三维建模及运动仿真功能在机构运动分析中的应用

为研究JCCD-Ⅱ机械系统创新搭接实训平台中机构运动的特性,采用Pro／E软件对实验模型进行三维实体建模,并对机构运动仿真分析,从而得到机构传动角、急回特性和特殊点的位移、速度随时间变化曲线等素材．通过实验可以对机构的急回特性、传动角等抽象概念产生直观认识,得到一种通过计算机辅助设计来研究机构运动特性的新方法．