六自由度并联运动机床奇异性研究

6-PSS并联运动机床的奇异性分析是6-PSS并联运动机床其它分析的基础,也是空间机构学分析的一个难点。本文首先解释了并联运动机床奇异性特征,通过建立6-PSS并联运动机床结构数学模型,实现了参数化设计。利用螺旋理论空间分析的优势,建立了6-PSS并联运动机床的Plücker坐标,方便地给出机床受力Jacobian矩阵,同时利用Matlab强大数学计算功能,精确的分析出并联机床的奇异性空间,降低了并联运动机床奇异分析的复杂性。     

一种新型三自由度并联机构的奇异性分析

提出了一种新型三自由度空间并联机构,根据螺旋理论分析了该机构的运动平台只能实现三维移动.利用坐标变换法建立了机构的位置和速度解析方程,并根据正、逆雅克比矩阵系统分析了机构的奇异位形.     

基于螺旋理论的空间机构自由度分析方法

将螺旋理论应用于空间机构的自由度分析中,采用螺旋理论中的运动螺旋和力螺旋分别来表示空间机构的自由度和约束,并利用螺旋理论中的互逆原理,对空间机构进行约束和自由度分析,总结出求解空间机构的自由度和过约束的方法,举出算例.研究从自由度和约束的基本概念入手,从而保证了方法的准确性和通用性.     

基于螺旋理论的少自由度并联机构运动分析

本文在介绍螺旋和反螺旋理论的基础上,分析了一种3-TPT并联机构的自由度及其运动特性,指出该机构动平台受到垂直于Z轴的3个纯力偶矩的约束,具有三平动一转动4个自由度,为少自由度并联机构运动学及动力学分析提供基础.     

基于反螺旋理论的3-RSR并联机器人雅可比矩阵研究

运用反螺旋理论对3-RSR三自由度并联机器人的雅可比矩阵进行了研究。采用简单的方法,找到支链关节螺旋的反螺旋,从而得到了约束雅可比矩阵、驱动雅可比矩阵和完全雅可比矩阵,不但导出动平台的运动速度到驱动关节速度之间的映射,而且易于进行全面的奇异位形分析;3-RSR并联机器人无约束奇异,当支链的驱动旋转副轴线、被动旋转副轴线和球铰共面时,产生结构奇异。该文方法亦可用于其他三自由度并联机器人的雅可比矩阵研究。     

新型2-TPR/2-TPS空间4自由度并联机构

提出一种新型2-TPR/2-TPS空间4自由度并联机构。机构的运动平台通过两个相邻的TPR分支运动链和两个相邻的TPS分支运动链与固定平台相联接。每个TPR分支由一个胡克铰T、一个移动副P和一个转动副R组成,一端通过胡克铰T与固定平台相联,另一端通过转动副R与运动平台相联;每个TPS分支由一个胡克铰T、一个移动副P和一个球面副S组成,一端通过胡克铰T与固定平台相联,另一端通过球面副S与运动平台相联。运用约束螺旋理论,对机构的运动性质和奇异位形进行分析。机构运动平台具有沿两个TPR分支所在平面的二维移动自由度,和以两个TPR分支胡克铰二级转动副轴线所在平面内的任何直线作为转轴的二维转动自由度。选取4个分支运动链的移动副作为驱动副,发现了机构可能出现的四种奇异位形。     

空间3-RPS并联机构工作空间与奇异位形分析

从空间3-RPS并联机构约束得到动平台位置坐标和姿态角之间的耦合关系,由此导出工作空间边界的解析式。用运动螺旋描述由运动关节连接的构件之间的相对运动,利用反螺旋的性质,得到分支运动螺旋系的反螺旋,它代表了分支对动平台的结构约束力。进而将机构发生奇异的条件转化为分析动平台运动螺旋系和约束螺旋系线性相关的条件,自然地将机构的奇异位形划分为运动学奇异和约束奇异,给出了两种奇异对机构性能影响的物理本质,并导出奇异位形的解析表达式。实例给出了奇异位形在工作空间的分布特征和对工作空间的分割状况。     

螺旋叶片压缩机研究

对螺旋叶片压缩机的基本几何理论进行了详细分析,给出基本几何参数的取值范围、选取原则及相互制的关系,以及压缩腔容积、各泄漏线长度随转角变化关系式提出了一种性能优良的;幂函数叶片型线,给出了其解析设计方法,并进行也实例计算;提出了螺旋叶片压缩机总体及部分零部件的结构方案并按３．７３ＫＷ制压缩机给出了总装图,对影响螺旋叶片压缩机实用化的一些关键问题进行了分析和探讨。     

基于螺旋理论的3-PPR球面并联机构的奇异性分析

提出一种新型3-PPR球面并联机构。对于每条支链中的移动副,由于其绕球面运动的特殊轨迹,可将移动副等价转换为转动副。首先,应用螺旋理论为基础给出每条支链的运动螺旋系,然后应用修正G-K公式,分析得出机构的自由度数目;其次,利用反螺旋系的解法和矩阵理论知识,在求出3-PPR球面并联机构的完整雅可比矩阵的前提下,分析矩阵的秩,得出机构产生奇异位形的条件和奇异位形的类型;最后,根据该机构的位置正解,考虑其干涉条件,利用Matlab绘制出稳定的工作空间,进行验证。研究表明,3-PPR球面并联机构无奇异位置,具备较好的应用前景。     

并联机构的螺旋理论坐标简化方法

螺旋理论求解并联机构时,运动螺旋通常采用6个坐标表示。但是,对于某些并联机构,其所有的运动螺旋存在相同的恒为零的坐标。求解这些特殊的并联机构时,可将这些恒为零的坐标去掉,对坐标进行简化。用简化后的坐标表示运动螺旋求解并联机构,相当于对问题进行了降维处理,从而简化了求解过程。转动副的特殊轴线方向以及移动副的特殊移动方向会使得表示它们的运动螺旋中某些坐标恒为零,根据运动螺旋中恒为零的坐标数以及恒为零的坐标次序不同,对运动副进行分类。对这些运动副进行组合,构成单开链,进而综合出所有的可简化成3个坐标表示的三自由度并联机构,给出了这些机构的运动螺旋的简化坐标及反螺旋计算公式,并给出了部分机构的简图。采用简化后的坐标求解这些并联机构,可有效地简化分析过程,降低求解难度。     

新型6自由度3-UrRS并联机器人的奇异位形分析

研究了一种新型6自由度3支链并联机器人的奇异位形,利用机构的运动学反解方程和雅可比矩阵得出了精确的奇异位形的解析形式。从运动学角度分析,奇异位形有3类形式,每种形式都具有不同的物理意义。研究了该并联机器人的第一类和第二类奇异位形,并画出了4种特殊位置的奇异位形。奇异位形的分析对该并联机器人的轨迹规划和控制具有重要的意义。     

3-RPR并联机构的运动分析

本文以3-RPR并联机构为研究对象,对机构进行了位姿分析,得出了机构的位姿正解和位姿逆解,并且进一步求出了机构的Jacobian矩阵,从而得出该机构的几种奇异位形,为该机构的进一步分析研究和开发奠定了基础。     

一种新型3-CRP移动并联机构的设计和运动分析

提出了一种新型三维移动并联机构,该机构由3条正交运动链3-CRP将动平台和定平台连接而成.利用螺旋理论对机构的自由度进行了分析和计算,研究了分别以圆柱副中的转动和线性移动作为主动输入的机构的运动学正逆解、奇异性和各向同性.当以转动输入为主驱动时,运动雅可比矩阵为3×3阶对角阵,故机构为无耦合并联机构;当以移动为主驱动时,雅可比矩阵为3×3阶单位阵,且其行列式的值为1,所以在整个工作空间内机构表现为无奇异完全各向同性.因此该机构具有良好的运动和力传递性能以及较强的实用价值.     

机构学与旋量理论的历史渊源以及有限位移旋量的发展

旋量理论以其简洁的形式,数学的概括性在许多科学领域尤其是机构学领域得到深入而广泛的应用,但其历史发展仍不为学者们所充分了解。从最初的几何体研究导致新机构的发明,到旋量理论与旋量代数、李群与李代数的提出以及发展直至形成旋量理论体系,详尽阐述机构学与旋量理论的历史渊源以及有限位移旋量的发展,进行历史性的详尽查证与研究。引经据典,回顾旋量理论自18世纪的研究开发,以及与其他数学分支的关联,同时回顾有限位移旋量自20世纪50年代后尤其是20世纪90年代的发展,探讨《机构学与机器人学几何基础与旋量代数》专著中阐述的有限位移旋量与瞬时旋量以及李群、李代数的关联。     

行星齿轮变速机构运动学分析

用图论的方法对行星齿轮变速机构进行运动学分析。将基本行星轮系表示成三角形单元的形式,每个行星单元满足相应的运动方程。首先建立行星变速机构初始图论模型,根据控制元件结合情况,得到各个挡位的图论模型,再由相应的运动方程求解各个挡位传动比。以三自由度、两行星排行星变速机构和二自由度、四行星排行星变速机构为例,给出了系统的分析过程。该方法具有简单、规范、通用性较强、易于编程的特点,可适用于多自由度行星齿轮变速机构的分析。     

新型4-SPS/PPU并联机构运动学分析

提出一种能实现空间两移动和两转动的新型4-SPS/PPU四自由度并联机构模型,其中SPS支链为驱动支链,PPU为恰约束从动支链.采用螺旋理论计算了4-SPS/PPU并联机构的自由度.讨论了该机构的位置反解与正解,通过对位置方程求一阶微分,导出该机构的Jacobian矩阵,并分析了其加速度性能,给出了该机构Hessian矩阵的求解方法.根据运动Jacobian矩阵推导出该机构的条件数,通过数值分析验证了结构参数对该机构灵巧度的影响.为该机构的构型设计提供了理论依据.     

空间单环RPSC机构的运动和奇异分析

单环机构又称单闭链机构,这类机构运动巧妙,在诸多领域有着广泛应用。另外,在工程实际中还常常在开链机构中加入局部闭链以改善动力学性能,增加结构刚度等。介绍一种能够实现垂直Darboux运动(Vertical Darboux motion,VDM)的空间单环RPSC机构,运用螺旋理论对其约束及运动性质进行分析。通过对锁住其驱动关节后的等价机构进行约束分析,确定了该机构的一类特殊驱动奇异,并借助相对直观的几何方法对RPSC机构中存在的这种奇异位形做进一步解释与说明。对机构中RPS分支的主要特点进行概括,并由特殊到一般地提出了一类具有相似特性的单环机构。     

空间曲柄滑块机构的运动分析

应用矢量回转法对空间曲柄滑块机构—RSSP机构进行了运动学分析,计算出滑块位移、速度、加速度函数。并基于Pro/E软件平台,对该RSSP机构进行了三维建模、运动仿真,得到滑块的位移、速度、加速度曲线,与理论计算进行对比,结果表明,两种方法所得结果完全一致。所得结论可为该机构在机床设计中的应用奠定理论基础。