机构类型综合自动求解分析及知识库系统的建立

提出了一种可计算求解的机构类型综合方法并构建了求解过程中所采用的知识库系统.首先定义了实现运动变换的基本机构元素、集合.其次,应用运动变换矩阵,对类型综合过程进行了描述.建立了知识库系统管理基本机构信息及可行解信息.基于建立的数学模型及知识库系统,提出了自动化求解过程的算法.最后,通过一个设计实例验证了该算法的可行性及有效性.     

机械系统的运动传递与变换矩阵分析方法

提出一种机械系统运动变换的矩阵分析方法 ,建立了机构和机械系统运动类型变换、方向变换及运动变换的大小和特征的数学模型。定义了基本机构运动类型变换矩阵、运动方向变换矩阵 ,引入运动传递函数来表征运动的大小及特征 ,阐述了传递函数与运动方向变换矩阵的内在联系 ,讨论了其相应性质 ;综合运用运动类型与方向变换矩阵以及运动传递函数分析多个基本机构串联组成的机械系统所具有的类型、方向与运动特征和性质 ,建立了机械系统运动变换的统一数学模型 ,并给出计算实例。     

基于状态空间方法的机械运动方案设计的综合求解及算法实现

依据机械运动方案设计的状态空间理论,实现了把串联机械系统的运动方案设计问题转化为对偶矢量的分解,进而转化为状态矩阵的分解,通过组合状态矩阵对应的基本变换单元获得相应的运动方案设计可行解。在此基础上,建立了方案设计的知识库,并转换为相应的数据结构,提出了求解过程中运动的类型方向、变换特征分解及综合求解算法。最后,通过一个设计实例验证了状态空间方法的有效性。     

产品概念设计自动综合求解与系统实现

运用键合图方法定义了基本元件，并提取其输入输出特征与能量传递和转换函数。研究了单输入单输出机械产品的概念设计自动求解。提出了目标驱动的逐段综合求解策略和基于模糊距离的方案评价方法，开发了相应的概念设计原型系统。结合面向对象和规则方法来表达设计知识，其中面向对象方法用来封装元件，形成元件类，规则则用来指导搜索过程。通过自动门驱动装置的设计实例，说明该方法适用于定常和非定常的设计要求。     

面向工业设计的机构编码设计与求解方法

针对设计人员给出的机构设计黑箱问题,提出了一种基于运动机构编码的机构快速求解方法。将机构表达为有向网络模型,以矩阵方式存储,并在此基础上建立机构案例库。基于平面CAD软件开发了原型系统,可根据输入和输出条件,从库中搜索机构单元并组合得到若干解决方案,画出机构简图,供设计人员评价、选择和改进。典型设计任务应用测试表明:该方法可搜索或组合出有效的机构设计方案,降低了对设计人员机构设计能力的要求,并提高了设计效率。     

含R、P副平面运动链的类型综合

对含Ｒ、Ｐ副平面运动链第Ⅱ类消极运动副判别研究的基础上［６］，本文提出了Ｒ、Ｐ副平面运动链的类型综合的步骤，并首次得到了含Ｒ、Ｐ副单自由度平面六杆运动链的所有类型     

曲柄滑块机构综合解析算法及其CAD实现

给出了一种同时考虑行程速比系数k、滑块行程H、偏距e、许用压力角犤α犦和滑块运动速度V和加速度a的曲柄滑块机构的综合解析算法及其CAD实现。     

平行分度凸轮机构的类型综合

提出以机构运动谱进行平行分度凸轮机构类型综合的方法.机构运动谱包含了影响机构类型的多种信息:头数H、从动盘的滚子数、分度数、凸轮与从动盘的初始相对位置和相对运动配制,可以较全面地反映机构的运动特征和分度凸轮的结构特征.采用机构运动谱描述机构类型,将有利于建立分度凸轮轮廓的通用设计模型和分度凸轮的统一制造标准.     

桶装水自动装载机构的设计与分析

为了解决桶装水搬运及安装困难、效率低等问题,运用概念设计(Conceptual Design)的思想将桶装水装载机构的功能结构分解为滑动转向式底座机构,剪叉式升降机构,夹紧机构和翻转机构等子功能机构,然后对机构的工作原理和驱动方法的构思和系统化设计,将各机构集成设计得到一种新型的桶装水自动装载机构,并利用Pro/E建立其三维模型,通过升降机构受力分析和强度校核详细论证了装载机构功能的可行性。该机构设计简单、便利和安全,减轻了桶装水装载过程的劳动强度,提高了装载的安全性。     

机构分析在雷达设计中的运用

介绍CAD系统机构设计与分析的原理和方法,用I－DEAS软件对某雷达天然折叠机构进行运动学分析,得到较满意的结果。     

1R1T远程运动中心机构的型综合

多自由度远程运动中心机构是微创手术机器人的关键部分之一。现有的远程运动中心机构通常采用直线运动单元实现器械沿轴线的移动,这种方式占用末端空间大,容易发生干涉。基于仿图仪机构提出一种末端紧凑型1R1T远程运动中心机构的型综合的新方法,这类1R1T远程运动中心机构可用于构造更高自由度的远程运动中心机构。依据仿图仪机构所属几何变换对其进行分类,并定义仿图仪机构之间的等价关系。通过结合两个相互等价的仿图仪机构,提出刚体运动跟踪机构的概念。在此基础上提出一种1R1T远程运动中心机构的型综合方法:通过刚体运动跟踪机构将1R1T机构中输出连杆的运动模式复制到远端,从而构成1R1T远程运动中心机构。通过该方法得到若干适合微创手术机器人的新构型。     

一维远程运动中心机构的型综合

一维远程运动中心机构的型综合是研究多自由度远程运动中心机构构型的基础.现有的远程运动中心机构的形式有限,需要一种有效的方法构造出新的远程运动中心机构.对现有一维远程运动中心机构形式进行分类综合,给出了现有一维远程运动中心机构的五种类型:基于单个转动副、平面弧形滑轨、平行四杆、等比同向传动以及其他非严格意义上的远程运动中心机构.通过引入涵盖范围更广的平面虚拟中心机构,提出一种将两个虚拟中心机构组合构造新型一维并联型远程运动中心机构的型综合方法.这种方法也适用于混联型远程运动中心机构的构型综合.针对不同的虚拟中心机构形式给出了具体实例,得到若干新构型,证明了型综合方法的有效性.     

三平移混联机构型综合

针对三平移三自由度混联机构,基于分形理论和机构拓扑图,提出了一种有效的型综合与分析方法。首先,介绍了机构拓扑图和分形理论的概念及联系;其次,叙述了机构的运动特征和运算法则;再次,建立了混联机构与分形的关系模型,从而归纳出混联机构构型综合的具体步骤,并综合出具有三平移运动特征的混联机构;最后,提出了混联机构运动特征的分析方法,并按该方法分析了所综合出的三平移混联机构的末端运动特征,从而验证了该构型的正确性,证实了所提出方法的可行性。     

基于方向变换矩阵的三维装配草图生成方法

针对求解方案设计获得的可行方案的空间布局及可视化表达问题，提出了三维装配草图的一种自上而下设计方法，建立了方向变换矩阵，并通过其分解描述子装配体在空间的布局。基于三维实体造型平台，提出了相应的算法加以实现。通过一个设计实例验证该生成方法及算法可行、有效。     

两移动三转动混联机构型综合

基于GF集理论提出一种系统有效的串联、并联混联机构型综合方法。首先介绍GF集的基本概念、运算法则,以及转动特征存在条件。然后通过分析混联机构结构的组成特点,基于GF集元素组合和转动轴线迁移定理,提出了设计混联机构型综合方法,根据机构的拓扑结构和结构参数之间的关系,建立了混联机构数综合方程,给出了混联机构型综合的具体步骤。之后根据混联机构型综合理论,完成了具有2T3R混联机构运动特征的构型设计,得到了大量新构型。最后,针对综合出的一种2T3R混联机构,通过混联机构末端分析方法,验证了所设计出混联机构的运动特征,从而证明了构型综合方法的正确性。     

三转一移解耦并联机构型综合

通过分析解耦并联机构的输入输出特点,基于支链独立驱动原则和螺旋理论提出了三转一移(3R1T)解耦并联机构构型综合方法。首先,基于解耦并联机构的雅可比矩阵为非零对角阵的要求,利用螺旋理论构造出满足期望要求的正逆雅可比矩阵,以确定支链驱动副作用于动平台上的使动螺旋,再得到该使动螺旋对应支链上的表示驱动副的驱动螺旋和除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,根据支链连接度的不同,可完成支链结构螺旋系的配置;最后根据解耦并联机构分支组合原则,依次选取四条支链连接动平台和定平台,得到3R1T解耦并联机构。综合的解耦并联机构的输出运动是由支链上独立的输入驱动提供的,属于解耦并联机构,此类机构结构紧凑,控制简单,具有一定的应用前景。     

一种新型五自由度混联机械手的概念设计及尺度综合

研究了一种新型的五自由度混联机械手,该机械手由一个三自由度并联机构和一个二自由度旋转头串接而成。在建立三自由度并联机构全雅可比矩阵的基础上,考察机构外力、外力矩对支链驱动力及约束力的映射关系,提出在给定载荷下,支链驱动力及约束力全域最大值均值最小的机构传动性能评价指标。给定机构期望工作空间,并以全局条件数、速度、精度为机构的操作性能指标,研究三自由度并联机构的尺度综合问题。通过单调性分析得到机构尺度参数对上述各指标的影响规律图谱,获得其优化设计区域,根据实际设计要求确定了参数变量。最后给出一组算例,验证了该尺度综合方法的有效性。     

机械运动方案知识库的建立和机构自动化型综合

用数据标准化技术和组合分类法对概念设计运动行为—结构映射域中的运动行为知识和机构知识进行合理分类,并建立相应的计算机编码和存储原则,使得机械运动方案在求解的初期快速高效地构建满足基本运动特性的初步解集合。然后采用启发式运动行为匹配传播原理和匹配传播真值表进行机构型综合,建立了基于启发式运动行为匹配传播原理的机械运动方案自动化知识库推理系统,通过深度优先搜索策略,按自顶向下的设计流程在4个层次上进行匹配,符合设计者创新思维的规律。如果较高一级的匹配不成功,则自动转为下一等级的匹配。根据匹配传播真值表,运动行为ID中非零元素值(如“2”或“3”)一旦在匹配过程中出现,则一直会传播下去,保留在最终的搜索结果编码中,匹配传播原理的启发式机制将复杂运动需求分解为简单的运动需求后进行求解,从而实现了自顶向下的复杂运动需求的求解。更有利于计算机辅助自动求解过程的实现。最后列举了实例证明方法的实用、可行。