铰链四杆机构的空间模型和尺寸类型

文中首次提出铰链四杆机构相对尺寸类型的一个空间模型,并把它划分为八个子区间,有八个机构族与之相对应。还把整个模型划分为48个小区间,形成48种四杆机构的尺寸型。取出空间模型的各个不同截面,得到各种平面区间图,在此图上可以画出机构的各种性能图谱。它有助于从整体上掌握四杆机构的性能和尺寸的关系,从而对改进机构的综合方法起有益作用。最后简要指出了空间模型的几点实际意义。     

用快速傅里叶变换进行球面四杆机构连杆轨迹综合

根据给出的球面四杆机构连杆轨迹的数学模型,借助傅里叶级数这一数学工具,对连杆轨迹的谐波成分进行理论分析,发现连杆轨迹的谐波成分与其相应转角函数谐波特征参数和机构尺寸参数的内在联系。确定球面四杆机构的基本尺寸型,在此基础上建立包含600余万组机构基本尺寸型的球面四杆机构连杆轨迹的谐波特征参数数值图谱库。利用傅里叶级数理论建立球面四杆机构处于空间任意位置时连杆曲线的数学方程,推导出计算机构的实际安装尺寸、连杆上点的位置和机构安装尺寸参数的理论计算公式。利用建立的谐波特征参数数值图谱和推导的理论公式解决了球面四杆机构的轨迹综合问题,最后给出算例证明本方法的可行性。     

球面四杆机构函数综合的傅立叶级数法

从球面四杆机构的输入角与输出角的函数关系入手,借助傅立叶变换这一数学工具,发现了输入输出函数与基本尺寸型的关系。在此基础上建立了包含148995组曲柄摇杆机构和490545组双曲柄机构基本尺寸型的球面四杆机构输出函数特征参数的数值图谱库。通过建立的球面四杆机构输入输出函数的数值图谱库,实现了球面四杆机构的函数综合。为提高综合所得机构的精度,采用了遗传算法对综合结果进行了优化,并给出了相应的算例证明了本方法的有效性。     

基于傅氏级数的球面四杆机构函数综合的代数求解

文中提出了一种可实现球面四杆机构多点位函数综合的代数求解新方法。首先，建立了用傅氏级数描述球面四杆机构输出转角函数的数学公式，然后将由傅氏级数表示的输出转角函数代入球面四杆机构输入输出转角函数方程，经变量代换，分析得到了输出转角函数傅里叶系数与机构设计参数间的函数关系，并据此关系建立了球面四杆机构的函数综合设计方程。求解方程，得到球面四杆机构的设计参数。通过综合设计实例验证了该方法的有效性和可行性。     

空间机构振动力与振动力矩平衡的研究

在空间机构动力平衡中应用质量动替代法，以空间球面四杆机构为例，提出空间机构中满足质量动替代条件的构件，应满足的质量分布矩阵，然后对些空间球面四杆机构的振动力与振动力矩进行了平衡。     

球面凸轮机构的一种设计方法

本文利用旋转变换张量建立了摆杆滚子球面凸轮机构球面凸轮廓线的空间向量方程，导出了球面凸轮的理论轮廓面及实际轮廓面方程。并按照选定摆杆的运动规律及许用压力角条件定出了摆杆的初始位置及初位均。推算出了球面凸轮的最小基圆半径，从而为球面凸轮机构基本尺寸的设计提供了新理论。     

含球面四杆闭链的球面并联机构拓扑型综合

基于球面四杆回路提出了含球面四杆闭链的球面并联机构拓扑型综合方法。将球面四杆回路与球面单开链(SOC)作为机构组成的基本单元,通过球面四杆回路与其它球面单开链的组合综合得到球面并联机构。给出了含球面四杆回路的基本单元形式和完整的综合流程,得到了相关拓扑综合结果。     

空间第一类机构回路与分支的识别

由球面对踵三角理论和球面三角形余弦定理 ,得出球面三角形在其三边恒定的情况下有两种构型及其这两种构型的特点 ;通过分析得出了球面四杆机构回路特性是由其输出构件与连杆所构成的球面三角形的两种构型决定的结论 ,提出了球面四杆机构的回路和分支识别的转角符号法 ;最后由空间第一类机构与球面四杆机构的等效性 ,阐述了将此识别方法应用于第一组空间机构的方法。这对于机构综合有重要的参考价值     

铰链四杆机构急回性能图谱的计算机辅助绘制

本文以平面铰链四杆机构的空间模型为基础,推导出了用计算机绘制三坐标平面区间图的坐标表达式,在此基础上,介绍了第(1)子区间曲柄摇杆机构的极位夹角图谱和第(8)子区间双曲柄机构急回性能系数图谱的绘制方法,并给出了部分典型尺寸下的图谱实例。最后说明了所绘制图谱的实际应用。     

一种可重构四足移动机器人的几何约束及其抗倾覆能力

提出了一种在倾倒后具有自我恢复能力的四足并联移动机器人。该四足机器人的腿部结构由一种可重构空间六杆机构构成,该六杆机构由两个改进型球面五杆机构并联而成,具有两种不同的运动位形。其中,运动位形Ⅰ具有1R2T共3个自由度,满足四足机器人对腿部行走机构的自由度需求;运动位形Ⅱ具有2个自由度且工作空间很大,满足其翻身所需要的工作空间条件。运用螺旋理论对球面五杆机构和可重构六杆机构的两种运动位形进行了几何约束分析,这两种运动位形具有互锁性能。运用D-H法对可重构六杆机构进行了逆运动学分析并得到其工作空间,验证了四足机器人翻身的可实现性。分析了四足机器人在翻身时的步态,得出了其在倾倒后自我恢复时腿部电机转动角度与机器人机身重心的关系。在四足机器人的翻身过程中,其腿部的可重构六杆机构均处于运动位形Ⅱ。在Adams软件中验证了预设翻身步态的正确性与合理性。     

球面四杆机构近似函数综合的自适应方法

给出了球面运动刚体上具有二次鞍点意义的近似圆点的定义,提出了球面曲线的自适应圆弧拟合方法,把实现给定函数关系的球面机构综合转化为球面上曲线的自适应圆弧拟合逼近问题,建立了球面运动近似函数综合的数学模型和鞍点规划求解方法,由此在理论上阐明了球面四杆机构近似运动综合问题存在最优近似解和收敛性算法。为了克服初始值选取和获得全局最优解等困难,采用了遗传算法的思想,算例表明可行有效。     

A robust forward-displacement analysis of spherical parallel robots

The forward-displacement analysis of spherical parallel robots (SPRs) is revisited. A robust approach, based on the input–output (I/O) equation of spherical four-bar linkages, is proposed. In this approach, the closed-loop kinematic chain of a SPR is partitioned into two four-bar spherical chains, whose I/O equations are at the core of the analysis reported here. These equations lead to a trigonometric equation in the joint angles, which is solved semigraphically to obtain the joint variables for the determination of the moving plate orientation. Examples are included to demonstrate the application of the method.     

On a computationally efficient microcomputer kinematic analysis of the basic linkage mechanisms

Based on the algebraic correspondence between the displacement equations of the plane, spherical and skew four-bar linkages and the plane and skew slider-crank mechanisms, a highly compact, computationally efficient procedure has been developed for a microcomputer kinetmatic analysis of these linkages.     

Über verzweigungslagen bei sphärischen viergelenkgetriebenOn the change-points of the spherical four-bar linkage

In discussing the laws of motion of a specific linkage with variable parameters, the limiting or exceptional cases where a change-point position becomes possible is frequently of interest. In this paper it is explained how to obtain the ratios of velocities for spherical four-bar linkages with change-point positions. The positions of the relative pole axes 31 and 20 (i.e. motion of the input link with respect to the output link or motion of the coupler with respect to the fixed link) are of special interest. Passing to the limit leads to the corresponding plane four-bar linkages. Two examples, one linkage from the plane and one from spherical kinematics, conclude the paper.     

Angular velocity RCCC-linkage of a spherical four-bar linkageWinkelgeschwindigkeits-RCCC-getriebe eines sphärischen Viergelenkgetriebes

The angular velocity diagram of a spherical four-bar linkage is a tetrahedron in space. Based on this angular velocity tetrahedron an RCCC-linkage may be devised. The driving link of this RCCC-linkage rotates with the same angular velocity as that of the driving link of the original spherical four-bar. The linear displacement and the sliding velocity of the output link of the RCCC-linkage represent respectively the angular velocity and angular acceleration of the output link of the original spherical four-bar. The shape of the equivalent dual spherical four-bar linkage of the RCCC-linkage is identical with that of the original spherical four-bar linkage.     

On the classification of spherical four-bar linkagesÜber die klassifizierung von sphärischen viergelenkgetrieben

Spherical four-bar linkages can be classified according to the rotatability, i.e. the capability of performing complete revolutions, of one link relative to the other three links. For a spherical four-bar linkage, two link lengths may be replaced at a time by their respective supplementary arc lengths. This reduction process is carried out until the sum of all four link lengths is a minimum. Grashof's rule may then be applied to test the rotatability of the linkage. The shortest link of a Grashof linkage is capable of making complete revolutions. A Grashof linkage may be a crank-rocker, a drag-link or a double-rocker. A non-Grashof linkage is always a double-rocker. Examples are given.     

A study of overconstrained linkage geometry by solution of closure equations — Part II. Four-bar linkages with lower pair joints other than screw joints

The methods of Part I are applied to four-bar linkages with revolute, prismatic, cylindric, planar and spherical joints. 21 forms of overconstrained linkage without passive degrees of freedom are derived.This paper is intended to be read in conjunction with Part I[24].     

一种具有可拓展性解空间的平面杆组机构运动综合方法

基于克利福德代数中的运动学映射理论,提出了一种新的具有可拓展性解空间的平面杆组机构运动综合方法。针对无精确解或数学意义上的最优近似解不能满足实际需求的情况,该方法可以根据需要来扩大拟合误差容许范围,进一步拓展解空间,从而获得更多近似解。之后,从中选取最优的二杆组来组成四杆机构或并联机构,实现给定的运动位姿。