具有一移动两转动并联机构设计及运动学分析

目的 针对食品行业包装工作量大,人工成本逐级提高且易出错的现状,设计一种能实现复杂运动的新型并联机构.方法 利用螺旋理论分析支链运动螺旋和约束螺旋,通过修正的Kutzbach-Grübler公式计算机构自由度.根据机构学和几何学关系,建立机构输入、输出参数关系方程;通过位置关系方程,得到机构输入、输出的速度和加速度关系方程.由于机构速度雅克比矩阵复杂,将判断矩阵是否满秩问题转化为多元函数求极值问题.根据机构约束条件,计算机构运动平台工作空间.建立机构位置正解的适应度评价函数,将改进的粒子群优化算法与迭代法相结合,求解机构位置正解.利用五次多项式对动平台中心点运动位姿进行轨迹规划,得到运动学输入参数的变化规律.结果 机构具有一移动两转动自由度.通过对上述问题数学模型的求解发现,机构不存在明显奇异位形,且工作空间连续,姿态角运动范围大.求得了机构高精度位置正解,驱动副运动学参数变化平稳,符合轨迹规划预期.结论 该新型并联机构满足食品抓取和装箱时所需的大工作空间要求,可以实现平稳运动,计算结果为机构动力学分析和实时控制奠定了理论基础.     

上三角肘杆式压力机主驱动机构的运动学分析

针对压力机主驱动机构的运动特性,提出了一种上三角肘杆式压力机主驱动机构。根据该机构的工作原理,建立了上三角肘杆式主驱动机构的工作原理示意图和仿真模型,根据各连杆的几何关系,运用机械系统运动学分析软件ADAMS依次对连杆1~7进行了运动学仿真计算,得到了肘杆机构的所有杆件在不同杆长条件下对应的位移、速度和加速度的变化曲线。获得了上三角肘杆机构各个杆长的运动特征,分析了每个连杆对主驱动机构工作状态的影响,揭示了上三角肘杆式压力机主驱动机构在工作过程中的运动规律,为实际工况下确定机构参数提供理论依据,为后续更深入和详细的进行肘杆机构的研究奠定了一定基础。     

杠杆平衡式起竖机构的建模与运动轨迹规划

针对特种车辆起竖过程中多级缸换级负载冲击大等问题,采用单级缸驱动的杠杆平衡式起竖机构,并建立了该机构的数学模型,推导出机构输入与输出之间的表达关系式;针对机构不同的运动情况对整体性能影响大的问题,提出采用正向规划和逆向求解规划的运动轨迹规划方法,并分析了这两种方法在不同场合下的适用情况。仿真与实验结果表明:该方法所建立的数学模型是正确的,且电动缸伸出长度与起竖角度有直接的数学关系;电动缸的运动速度与负载的起竖角速度有间接的比例关系,这说明在无传感器的情况下就可以监测负载的运动状况,为起竖机构运动规划时临界条件的判断以及今后的研究提供了重要的理论参考依据;正向轨迹规划有利于机构的快速起竖和减少最大输出功率,逆向轨迹规划有利于机构的平稳起竖。     

闭链刚柔五杆机构动力学建模与仿真研究

复杂机构动力学的快速建模与高效计算,是机构学领域关注的难题之一,对复杂机构高效运动预测和优化设计具有重要的理论与实用价值.应用多体系统离散时间传递矩阵法,定义了平面闭链刚柔五杆机构的状态矢量,推导了典型元件的传递方程和传递矩阵,实现了对平面闭链刚柔五杆机构动力学的快速建模与计算.分别应用本文方法和Lagrange方法实例计算了某闭链平面刚柔五杆机构动力学,计算结果对比验证了本文方法的有效性和高效性.本文方法无需建立系统总体动力学方程,涉及系统矩阵阶次与系统自由度无关,建模灵活,计算速度快,可推广应用于其他复杂机构动力学研究.     

齿轮五杆机构两近似平行直线段轨迹参数的分析

分析了齿轮五杆机构直线段轨迹参数计算和误差分析的基本方法 。     

一种新型模切机间歇机构的设计与运动学

目的设计一种新型的固定凸轮连杆间歇运动机构,以实现高速模切机的间歇输纸功能。方法首先,分析间歇机构的工作原理及组合框图;然后,在对固定凸轮五杆机构的运动连续性进行研究之后,根据运动连续性条件确定间歇机构的杆长尺寸;接着,应用ADAMS软件中相对轨迹曲线生成实体的方法设计固定凸轮轮廓曲线;最后,对基于简谐运动、摆线运动和五次多项式运动的间歇机构分别进行运动学分析。结果基于五次多项式的固定凸轮连杆间歇机构不但可以实现预期的动静比,而且在高速运转下运动性能平稳。结论固定凸轮连杆间歇机构具有良好的运动性能,能够满足高速模切机的工作要求。     

M型预制袋袋口折合机构运动精度可靠性优化

目的 为提高M型预制袋包装机袋口折合机构轨迹输出点的运动精度,对袋口折合机构进行运动精度可靠性优化。方法 在运动学分析的基础上,用环路增量法建立考虑杆长误差时袋口折合机构的位置误差模型,接着对轨迹输出点进行可靠性分析及蒙特卡洛法验证,通过灵敏度分析确定关键误差影响因素,最后进行运动精度可靠性优化。结果 建立的可靠性模型可以有效地反映杆长误差对机构运动精度的影响,x分量轨迹的可靠度由82.5%提高至92.91%,y分量轨迹可靠度由65.34%提高至89%。结论 经过可靠性优化能够使袋口折合机构运动精度满足设计要求。     

冗余驱动2SPR-2RPU并联机构的运动静力学 及奇异性研究

针对打磨、抛光等重载机器人的应用需求,提出了一种新型冗余驱动2SPR-2RPU并联机构。运用螺旋理论计算了2SPR-2RPU并联机构的自由度,并求解了其运动学逆解与速度雅克比矩阵。全面考虑2SPR-2RPU并联机构自身重力因素,利用拆杆法对该机构进行静力学分析,并建立了其静力学模型。针对机构驱动冗余的特点,运用拉格朗日乘数法,以驱动力最小为目标构造函数,对驱动力进行分配求解,获得2SPR-2RPU并联机构在给定运动轨迹下的驱动力变化趋势。根据速度雅克比矩阵对2SPR-2RPU并联机构的奇异性进行分析,结果表明该机构没有运动学正解奇异和运动学反解奇异,但具有2个运动学混合奇异,且2个混合奇异位形可通过合理设计机构杆件尺寸进行规避。研究结果可为实际工程应用中冗余驱动并联机构的研究提供一定的理论基础。     

制杯机五孔斜排双曲肘合模机构的稳健设计研究

针对制杯机五孔斜排双曲肘合模机构设计参数多,难以装配,功能目标值变化范围大等问题,分析了对其进行稳健设计的必要性与可行性,并根据分析性稳健设计理论建立了优化模型,对系统各参数进行了优化,减小了系统目标值的变动量.最后计算出灵敏性矩阵,指出系统敏感性与各参数之间的关系.研究结果表明,在五孔斜排双曲肘合模机构的加工和装配过程中,与此系统中的其他参数相比,临界角,前、后肘杆长度及斜排角的变动量对模具工作行程和合模力变动量的影响是最为关键的.研究结果为设计、加工及装配人员如何有选择性地提高系统精度提供了客观依据,具有较大的实际意义.     

青饲机青贮块间歇型自动撑袋机构的设计与优化

目的 为青饲机青贮块成型后的套袋装置中的撑袋结构设计一款基于连杆开槽的偏置曲柄滑块与双滑块组合的间歇型机构,以实现可停歇的撑袋功能,并具有急回特性,提高工作效率。方法 分析人工撑袋过程,进行撑袋机构的设计,推导该机构的停歇时间与连杆滑槽长度的数学关系式,通过Matlab优化偏置曲柄滑块的杆长参数,并利用Solidworks进行建模仿真,模拟撑袋机构的运行,对比分析3种不同行程速比系数下撑袋机构杆长参数与各自运动特点。结果 从3组数据中选取1组相对合适的参数进行公式验证,得出撑袋机构具有停歇功能和急回特性,仿真结果与解析公式计算结果一致。结论 撑袋机构设计合理,满足工艺要求,为青贮块的自动化装袋提供了可行方案。     

实现近似平行直线轨迹差动推送的齿轮五杆机构

分析了实现近似平行直线轨迹差动推送的齿轮五杆机构的特点和设计方法，给出了计算实例，进行了参数分析，列出了相应的数据图表，并归纳了进行此类机构设计的简便方法。     

贴标机供标机构运动精度可靠性分析

应用运动精确度理论和可靠性理论,对贴标机的关键装置供标机构运动精度进行可靠性分析。根据平面机构的几何约束方程,采用矩阵法推导平面机构运动精度误差表达式,建立贴标机供标机构——连杆滑块机构运动位移精度和速度精度失效的极限状态方程,并构建该机构运动精度位移和速度可靠性模型。在考虑杆长加工误差的情况下,通过Matlab计算程序实现了贴标机供标机构的运动精度可靠度计算,迅速准确地得到机构位移可靠度和速度可靠度,并用Monte-Carlo法进行验证。结果表明：与Monte-Carlo法相比,本文方法的相对误差均小于0.5%。本文方法实用、有效。     

实现近似平行直线轨迹差动推送的齿轮五杆机构

分析了实现近似平行直线轨迹差动推送的齿轮五杆机构的特点和设计方法，给出了计算实例，进行了参数分析，列出了相应的数据图表。并归纳了进行此类机构设计的简便方法。     

基于Study参数分析Delta机构运动约束

目的研究Delta并联机构分支数目和驱动副分布对机构运动约束的影响。方法使用Study参数表示刚体的位移、姿态变换矩阵,根据运动链D-H参数,建立运动链约束方程,再进行坐标变换得到分支约束方程,分析驱动副分布对Delta类并联机构运动约束的影响。结果分支数目为3和4时,驱动副无论如何分布,delta并联机构只具有移动的运动特征。结论用统一的表达式来表示Delta并联机构的约束情况更为直观,也为Delta并联机构设计优化提供了新的思路。     

伺服电机驱动扭矩和惯量的研究与讨论

该文通过具体伺服电机的惯量参数,设计100倍惯量的旋转负载,按照预先设计好的多种速度、加速度的运动参数进行伺服电机驱动试验。在各工况的运动参数下监控伺服电机实时扭矩的输出情况,对实际输出的参数进行对比和分析,详细了解伺服电机的实际驱动性能,研究惯量比对系统运动的影响。通过试验验证了电机扭矩的使用方法,详细解读了各运动阶段中正确使用电机的对应参数,并得出在工业自动化设备的驱动系统中惯量比对驱动系统并无影响的结论。     

对接机构非线性物理参数辨识方法

采用直接参数识别方法(DPE)由系统的输入、输出数据识别空间对接机构的物理参数:惯量矩阵、阻尼矩阵和刚度系数矩阵。首先建立了对接机构简化非线性动力学方程,然后利用系统已知的对称性和非满阵信息将机构的非线性物理方程变形为参数线性的辨识模型,分别采用同时需要位移、速度和加速度数据的DPE方法和只需要位移数据的四阶差分DPE方法识别机构的物理参数。六自由度对接机构仿真算例验证了两种方法的可行性。     

RxPzRy型2R1T部分解耦并联机构设计与分析

目的分析部分解耦的2R1T并联机构驱动副旋量特征,从而设计一类新型的部分解耦的RxPzRy型2R1T并联机构。方法基于完全解耦的并联机构的输入输出关系,将动平台角速度在定坐标系轴线方向的分量,变换为XYZ欧拉角角速度分量,得到角速度的完全解耦的分块雅可比矩阵,得到具有多个转动自由度机构的输出与输入部分解耦的关系。结果设计了一种新型部分解耦2R1T并联机构,分析表明该机构部分解耦。结论对于RxPzRy型2R1T并联机构在解耦设计时,使用旋量理论得到的关于角速度的雅克比矩阵不适用于具有多个转动自由度的并联机构完全解耦设计,使用文中提出的变换矩阵将其变换为关于欧拉角的角速度的雅克比矩阵,可以得到相应的对角矩阵,这种方法可以用来对具有多个转动自由度的并联机构完全解耦设计。     

槽轮组合驱动的取箱板机构的设计及运动分析

提出了一种新的槽轮组合驱动的取箱板机构.用解析法对其中的槽轮机构进行了计算机辅助设计.推导出了取箱板机构中执行构件的位移、速度、加速度计算公式,在Matlab/Simulink环境下对该机构的运动参数进行了计算,给出了执行构件的位移、速度和加速度线图.运动分析结果表明取箱板机构满足设计要求.     

药品包装封口直线机构设计及仿真

目的针对药品包装封口机设计六杆机构,该机构输出构件滑块做直线运动,以完成直线封边作业。方法根据封口直线机构处于极限位置时各杆长与角度之间的函数关系,运用ADAMS参数化建模功能计算出各角度初始值,在极限位置处建立其虚拟样机模型,并进行运动仿真及分析。结果经过仿真分析得出,滑块行程为278 mm,速度最大值为1160 mm/s,加速度曲线斜率为0.7~0.9 s,在返程时不会影响封口的效果,封口直线机构运行平稳。结论利用极限位置进行参数化建模,简单易行,适用于其他复杂机构的参数化建模。     

全向移动机器人驱动万向轮的设计与实现

全向移动机器人使用无解耦机构的驱动万向轮在转向时会派生出额外的滚轮滚动输出,这会导致运动的不稳定以及增加控制算法复杂性.为了解决驱动万向轮转向运动与驱动运动之间的耦合问题,通过在驱动万向轮内加入差速行星齿轮机构,合理地设置该行星齿轮组的输出传动比,可以将转向时的派生滚动输出从转向运动中解耦,实现了对机器人运动的精确控制,提高了机器人运动平稳性.最后通过对机器人进行运动学分析,得到了输入转速与机器人运动速度之间的关系,验证了机器人的全向移动功能,并为机器人运动控制提供了依据.