基于变胞铰链的并联机构结构设计与构型分析

为了拓展变胞机构的种类,提出了一种变胞运动单元,该变胞单元采用三个旋转关节,并且三个旋转关节可以通过位置调节形成等效球铰、虎克铰以及转动副。与传统的锁定运动副来实现变胞功能的变胞单元相比,此变胞单元三种构型的切换只需对轴线位置调整,无需额外增加关节锁死电机。通过研究由线矢量构成的螺旋系统的相关性,揭示了变胞运动单元构态变化的基本原理。提出了可用于构造新型变胞并联机构的支链构型设计方法,并基于螺旋的互易性分析了各支链构型所必须满足的几何约束条件。提出了两种变胞并联机构,通过不同的支链装配形式可将其从6自由度构型转换为3自由度构型,并对支链安装形式进行改进,构造出了具有3自由度平移模式和3自由度转动模式的并联机构。对变胞支链作为中心支链组装而成的并联机构的构型及对应的运动类型进行了分析,获得了六种不同构型的并联机构。     

含可重构动平台的新型并联变胞腿机构设计

变胞机构在不同工作阶段会呈现拓扑结构形式不同的运动构态,为便于描述变胞机构各运动构态之间的关系,提出了变胞机构全构态的概念,据此提出了变胞并联机构的构型综合原理,即首先综合出变胞机构的全构态机构,然后由全构态机构经由其约束的增加(或自由度的衰减)演变为某一具体构态机构。构建了基于单自由度空间闭链机构的可重构动平台,据此实现了变胞并联机构的多运动构态切换。根据提出的变胞并联机构构型综合原理,对一种可实现三/四自由度构态切换的新型变胞并联机构进行了构型综合,然后将三重对称Bricard空间闭链机构作为变胞机构的可重构动平台,设计出了一种新型变胞并联腿机构。     

2-PrRS-PR(P)S并联变胞机构运动学分析

根据变胞机构理论中改变运动副方位特征实现构态变换的原理,设计一种新型可变转动轴线的2-PrRS-PR(P)S并联变胞机构。其中,两条分支能够利用移动副的位移变化改变转动副的转动轴线,从而改变机构运动输出。根据该机构特点,利用螺旋理论对机构进行自由度分析,利用封闭矢量法和几何约束关系建立机构位置正解和逆解模型,并通过求导得出机构的速度加速度方程;应用Matlab代入机构参数和位型参数,求解位置正解和逆解,绘制机构位姿图;利用Adams仿真验证了理论分析的正确性。     

3PUS-S(P)变胞并联机构力传递性能研究

通过建立力螺旋在关节空间与操作空间之间的映射关系,对3PUS-S(P)变胞并联机构进行静力学分析。3PUS-S(P)变胞并联机构由动平台、静平台、3条PUS无约束支链以及1条S(P)变胞恰约束支链组成。机构具有2个构态,构态1时动平台具有3个空间转动自由度;构态2时新增一个垂直于动平台的移动自由度。首先,基于螺旋理论构造机构在不同构态下的6阶完整雅可比矩阵;其次,基于虚功原理得到少自由度变胞并联机构输入与输出之间完整的力映射模型,建立力传递性能评价指标;最后,对力传递性能评价指标与机构几何参数之间的映射关系进行了研究,为机构进一步的应用奠定基础。     

2-PrRS-PR(P)S并联变胞机构伴随运动分析

根据变胞理论,提出一种新型可变转动副轴线的2-PrRS-PR(P)S并联变胞机构,通过机构两个分支转动副轴线角度的改变实现机构变胞。首先,利用螺旋理论,对机构两个工作构态自由度进行分析;其次,根据机构特点,建立机构伴随运动的运动学模型,得到机构在不同构态的伴随运动和结构参数的联系;最后,利用仿真软件MATLAB得到机构不同构态结构参数对伴随运动影响的变化图。研究表明,该机构在不同构态存在不同方向的伴随运动,且伴随运动的大小随着机构参数的变化具有对称性。伴随运动的分析为机构的优化设计和误差分析提供了理论依据。     

2-PrRS-PR(P)S并联变胞机构工作空间分析与优化

根据变胞理论,提出一种新型可变转动副轴线的2-PrRS-PR(P)S并联变胞机构,通过机构两个分支转动副轴线角度的改变实现机构变胞。首先,分析得出机构两个工作构态的运动学反解;其次,分析机构各参数对不同构态工作空间的限制,采用三维扫描法求解机构两个工作构态的工作空间;最后,研究机构各参数变化对机构不同构态工作空间体积大小的影响,以工作空间体积最大化为目标,利用遗传算法和单一变量法优化机构的结构参数。     

3URS-PPPS并联变胞切割机构的运动学分析及仿真

并联变胞机构的运动学位姿正解和逆解是并联变胞机构运动学研究的重点,也是机构工作空间分析和误差分析的基础。以3URS-PPPS型并联变胞切割机构为研究对象,采用D-H参数法建立其变胞源构态和子构态的统一位姿解析模型,对比Matlab数值计算与ADAMS仿真分析结果,验证理论分析的正确性。     

基于SimMechanics的平面五杆变胞机构动力学分析

构态转换是变胞机构研究中的一个重要环节,在构态发生变换的时刻机构会发生振动,影响机构的稳定性。以一个五杆变胞机构为例,利用SimMechanics建立了动力学模型,验证了在构态变换时的振动效应,分析了不同的初始条件对变胞机构动力学性能的影响,得到了构态转换时刻机构的动力学曲线,并证明通过改变机构输入可以有效抑制构态转换时刻的振动,改善机构的运动性能。     

3PUS-S(P)变胞并联机构的位置逆解及工作空间分析

以3PUS-S(P)球面变胞并联机构为研究对象。机构由动平台、静平台、3条PUS支链和1条中间S(P)变胞支链组成,具有2个构态,即构态1(正常构态)和构态2(变胞构态)。构态1时,动平台相对静平台具有3个转动自由度,等效于三自由度球面机构;构态2时,动平台具有1个额外的径向移动自由度。首先,运用矢量代数法,建立机构运动学位置逆解模型;其次,在位置逆解模型的基础上,建立求解机构工作空间的约束条件;最后,以实物样机为研究对象,采用边界搜索法确定该机构的工作空间,为机构进一步的分析与应用奠定基础。     

五杆变胞机构构态变换的运动性能分析

构态变换是变胞机构应用中的一个重要环节,在构态发生变换的时候机构的运动变得不连续,使机构的运动性能发生变化.以一个五杆变胞机构为例,验证了在构态变换时的冲击效应,分析了不同的构态变化初始条件对变胞机构运动性能的影响.研究结果表明,即使是在低速条件下,机构在构态变换也会产生较大冲击;通过改变机构在构态变换时输入构件的运动...     

和谐机构设计——关注机构的协调性

基于欠约束机构和欠驱动机构的运动特性分离出一类特殊机构,这类机构表面上属于欠约束或欠驱动机构,而实际上其运动轨迹已经由该机构中其他约束或驱动形成的运动或边界条件所决定.为了明确其本质区别,定义其为和谐机构,并描述了和谐机构的定义和分类.按照定义及分类,分别给出了几种和谐机构的典型机构及应用效果,并简述了其设计思路.     

滑块机构的分类方法及其运动特性分析

按照尺寸关系对滑块机构进行了全面系统的分类 ,提出了滑块机构的两种类型和摇杆滑块机构的三种类型 ,绘制了分类线图 ,并分析了滑块机构的安装形式、连架杆运动范围、死点位置、滑块行程、最小传动角等特性。     

由一种齿轮连杆机构驱动的槽轮机构

提出用一种齿轮连杆机构来驱动槽轮机构以改善其动力学性能，并引入了转向圆的概念对这一机构进行了运动分析和参数分析．     

可控机构的分类及应用

论述了可控机构是现代机构学的重要分支。对可控机构进行分类研究 ,以可控机构的输出柔性为特征将可控机构分为可调机构、变输入转速机构、混合驱动机构、电子凸轮机构等四大类。对每一类型的可控机构给出定义、应用研究现状分析、对较成熟的可控机构分支给出应用实例     

单动力可转向爬行Schatz机构

基于经典Schatz机构提出一种在单一动力机的驱动下可以在地面上爬行并可控制移动方向的新概念移动机构。首先,根据Schatz机构的结构特性,考虑地面移动的功能需求,提出爬行Schatz机构的设计方案,进行了杆件形状设计和电动机的布置。其次,分析其移动机理。然后,基于动力学仿真软件建立虚拟样机进行仿真试验。继而,根据所发现的移动特性进行移动路径规划,提出对电动机进行转速调控以实现移动方向控制的方法,研究使其实现平面内任意移动的控制策略。最后,设计制作了样机,通过试验摸索出其移动规律,验证了转向控制方法和策略,试验结果证明了理论分析及研究的正确性。     

可调整双曲柄驱动机构的运动设计

基于变输入转速机构及可调整机构的设计理论 ,本文提出可调整双曲柄驱动机构的设计观念 ,从运动学角度导出应用可调整双曲柄机构作为传动机构来控制并改善执行机构运动特性的设计方法 ,并给出以曲柄 -滑块机构作为执行机构的一组设计算例     

一种新型加压机构的设计

以干粉压片机为例,采用一种具有特殊尺寸的双曲柄机构与曲柄滑块机构串联,设计了一种新型加压机构。结果表明,该机构结构简单,制造简便,停歇效果好,可获得很大的动力。     

一种新型内凸轮齿轮组合机构的原理与尺度综合

介绍了内凸轮齿轮组合机构的原理与尺度综合方法。建立了内凸轮平衡圆的概念，给出了凸轮平衡圆半径与各构件长度的关系式以及内凸轮理论廓线方程的显函数表达通式。     

装盒机构的设计

阐述装盒机的主要功能，对全自动装盒机的配套部件－四件摆动式拨盖机构进行结构参数设计，使用证明该机构的运行轨迹符合设计及使用要求，与人工操作相比，具有传动准确，效率高等特点，并能与整个传送系统协调一致。     

铰杆-杠杆串联组合机构分析及其应用

在对长度效应的杠杆增力机构和基于角度效应的铰杆增力机构进行分析分类的基础上,用串联、对称、反向、双向对中输出、双向浮动输出等创新演绎方法,创新设计出了系统性的单边铰杆-杠杆串联组合增力机构和双边铰杆-杠杆串联组合增力机构,形成了该类机构的完整图谱,并对各类型机构进行了力学分析,最后应用到实践中。