对称五自由度3R2T并联机构的雅可比分析

针对对称五自由度3R2T并联机构提出一种雅可比分析方法。首先简单回顾3R2T并联机构的自由度特性,然后运用螺旋理论建立单个分支运动链的雅可比矩阵,该矩阵为6×5阶长方阵;再利用该类并联机构的自由度特性,说明6×5阶分支雅可比矩阵的第6行是冗余信息,可将其删除,从而把分支雅可比矩阵简化为5×5阶方阵,可以证明该方阵在机构非奇异位形下满秩;在选定并联机构的驱动副后,通过对新的5×5阶分支雅可比方阵进行一系列矩阵运算,可以建立整个五自由度3R2T并联机构的5×5阶雅可比矩阵。     

对称五自由度3R2T并联机构的雅可比分析

针对对称五自由度3R2T并联机构提出一种雅可比分析方法。首先简单回顾3R2T并联机构的自由度特性,然后运用螺旋理论建立单个分支运动链的雅可比矩阵,该矩阵为6×5阶长方阵;再利用该类并联机构的自由度特性,说明6×5阶分支雅可比矩阵的第6行是冗余信息,可将其删除,从而把分支雅可比矩阵简化为5×5阶方阵,可以证明该方阵在机构非奇异位形下满秩;在选定并联机构的驱动副后,通过对新的5×5阶分支雅可比方阵进行一系列矩阵运算,可以建立整个五自由度3R2T并联机构的5×5阶雅可比矩阵。     

含冗余驱动支链4-UPS&UP并联机构的运动学性能分析

分析含冗余驱动支链4-UPSUP并联机构的运动学性能,该并联机构由著名的Tricept机器人并联模块3-UPSUP机构增加一条无约束驱动支链所得。因冗余驱动支链的引入,该并联机构比3-UPSUP机构拥有更高的承载能力和更好的静、动态性能。在建立4-UPSUP机构的位置逆解模型和7×6广义雅可比矩阵的基础上,得到驱动关节速度到动平台参考点线速度的4×3量纲一雅可比矩阵,并据该矩阵的条件数提出局部运动学性能评价指标。最后,在同尺度下对4-UPSUP和3-UPSUP并联机构的运动学性能进行了对比分析,得到前者运动学性能优于后者的结论。     

6-RRS超冗余驱动飞行模拟器的性能分析

提出一种以6-RRS超冗余驱动球面并联机构作为飞行模拟器的运动机构。该球面并联机构具有三个转动自由度,六个驱动,三个冗余驱动;两个完全相同的3-RRS球面并联机构构成6-RRS球面并联机构,该球面并联机构广义上仍然具有一个定平台,一个动平台,整个动平台即为飞行模式器座舱。该运动机构采用电气伺服系统驱动,从而克服了液压伺服系统的缺点;同时采用超冗余驱动达到大功率运动的目的。主要分析6-RRS超冗余驱动飞行模拟器的三项重要性能指标,利用螺旋理论给出该运动机构的雅可比矩阵,并以雅可比矩阵为核心分析该机构的灵巧度性能以及刚度性能和奇异性能。     

三自由度冗余驱动并联机构的奇异性和工作空间分析

基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置逆解模型,运用微分法推导出了该并联机构的雅可比矩阵,结合Gosselin奇异性分析法和数值分析法,分析了该并联机构的奇异性。随后分析了影响4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构工作空间的主要因素,并对其各支链的行程限制、各球铰副的转角限制和各支链间的尺寸干涉限制等影响因素进行了解析化分析。最后,基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置正解模型,设计了该并联机构回转工作空间的求解算法。该算法避免了数值方法及几何方法的复杂性和不确定性,实现了回转工作空间的直观性表达。     

含双驱动支链的2UPS-RPU并联机构雅可比矩阵

基于旋量理论和李群李代数方法,以4自由度2UPS-RPU并联机构为例,提出了含串联输入支链的并联机构正运动学雅可比矩阵的一种新的推导方法。首先利用指数积公式建立含串联输入支链的位置正解,得出动平台位姿矩阵,根据动平台位姿矩阵列出第2和第3支链对动平台的约束方程,通过对方程组两边微分,得出第1支链关节速度与主动关节速度的映射关系,然后代入第1支链正运动学速度关系式,得出并联机构的正运动学雅可比矩阵。最后,基于螺旋理论建立了并联机构逆运动学的完整雅可比矩阵。为机构的奇异性分析提供了理论基础。     

冗余驱动消除并联机构位形奇异原理

一般并联机构的雅可比矩阵都是方阵，而冗余驱动并联机构由于输入构件数大于输出构件自由度数，其雅可比矩阵具有非方阵的特殊性。传统的观点认为冗余驱动能够消除奇异，但是没有给出严格的数学意义上的证明和构造冗余驱动的具体方法。从可操作度的角度研究了冗余驱动并联机构的奇异性，最终给出了判别方法。用数学方法证明了冗余驱动可以消除奇异位形，并通过实例给出了具体的构造方法。     

2-PRS-PRRU并联机构运动学与奇异分析

[PP]S类并联机构可实现1移动自由度和2转动自由度,具有广泛的应用前景。2-PRS-PRRU并联机构属于[PP]S类并联机构。运用螺旋理论分析2-PRS-PRRU并联机构的自由度特性,确定动平台的两条连续转轴。研究2-PRS-PRRU并联机构的伴随运动,证明该机构无伴随运动。建立该机构位置正/逆解模型,推导出位置正/逆解的解析表达式,进而求得该机构的雅可比矩阵。通过对雅可比矩阵的分析,确定机构的逆解奇异、正解奇异和混合奇异。2-PRS-PRRU并联机构具有确定的连续转轴和无伴随运动的特性,使其在实际应用中具有很大潜力。     

冗余并联机构奇异性与静力学分析

研究了一种6自由度可移动冗余并联机构的奇异性与静力学性能及其定姿态实时优化设计。建立该并联机构的静力学雅可比矩阵,分析了该并联机构的奇异性、静力学性能指标。调节并联机构定平台腿部位置,使并联机构的静力学传递性能得到提高。绘制了基于雅可比矩阵的性能图谱,直观地观察并联机构在不同位置的静力学力和力矩的传递性能。通过分析可知冗余并联机构具有可以消除奇异的优点,同时通过调节腿部位置也大大提高了并联机构的静力学传递性能。     

基于球面并联机构的检测平台设计与性能研究

为提高光电产品自动视觉检测的准确性,研制了一种含冗余驱动支链的4SPS/S球面并联调姿平台样机。含冗余驱动支链的4SPS/S并联机构为调姿平台机构本体,具有绕动平台中心点的3个转动自由度,可以实现待检零件任意角度图像信息的获取。建立了该并联机构的运动学模型,导出了机构位置逆解方程和雅可比矩阵;基于雅可比矩阵的秩讨论了机构的奇异性,并验证了冗余驱动支链能消除机构内部奇异;基于雅可比矩阵的非冗余分解,提出了一种评价冗余驱动并联机构力传递性能的指标。分析机构动定平台球铰安装方式对机构运动学性能的影响,得到了机构姿态空间体积大、灵巧度好的动定平台球铰安装方式;设计制作了球面并联检测平台样机,分析并绘制了样机姿态空间以及灵巧度、力传递性能在姿态空间内的分布。结果表明,样机转动空间大,无内部奇异,灵巧度和力传递性能高且分布均匀,能满足光电产品瑕疵检测的工艺要求。     

如何建立适合企业特以的激励机制

从研究“人性”理论入手，针对企业改革并实行公司制以后，存在的子，分公司中既有效益好的单位，又有效益不好的单位的现实，畅谈了笔者对建立完善激励机制的看法。     

制造系统的非统计调整与误差预测

制造系统的初始调整经常采用统计调整法。统计调整法以概率论和统计理论为基础,要求制造系统的输出具有正态分布,而且标准差和包含因子事先确知,难以解决非正态分布、概率分布与标准差以及包含因子等信息未知或信息不全面的制造系统的调整与误差预测问题。为此,提出一种基于模糊集合理论的新调整方法--非统计调整法。非统计调整法可以研究正态分布、均匀分布和混合分布等多种典型和非典型分布问题,不必知道标准差和包含因子等特征参数就可以直接估计出系统输出的参数分散区间。对系统数据的初始处理和最终处理采用模糊区间数的运算法则,同时考虑区间数的平均值和极差,可以更全面、准确地描述随机误差大小和方向的变化对系统输出的影响。计算机仿真和生产案例研究表明,非统计调整法对系统输出的估计误差很小,准确率很高。     

ANALYSIS OF THREE-DIMENSIONAL MACHINING USING AN EXTENDED OBLIQUE MACHINING THEORY

This paper presents an extended oblique machining theory applicable to the analysis of 3-D machining. Existing theories are evaluated to identify suitable formulations which are used with necessary modifications for predicting various quantities pertaining to cutting conditions of three dimensional machining. Actual chip flow angles extracted from measured forces, to account for the nose radius effect, are used, instead of available models, to predict important quantities such as shear plane angle, effective rake angle and shear flow angle. Experiments are conducted in the realms of conventional and high speed machining using AISI 4140 steel and aluminum 7075-T6 respectively with uncoated carbide inserts, and various process conditions pertaining to the cutting mechanics are calculated. The extended oblique machining theory is experimentally validated in predicting temperatures at the tool-chip interface and shear plane for conventional machining. Simulation results from the finite element modeling are used for verifying the shear stress and shear plane temperature predicted by the extended oblique machining theory.     

ANALYSIS OF THREE-DIMENSIONAL MACHINING USING AN EXTENDED OBLIQUE MACHINING THEORY

This paper presents an extended oblique machining theory applicable to the analysis of 3-D machining. Existing theories are evaluated to identify suitable formulations which are used with necessary modifications for predicting various quantities pertaining to cutting conditions of three dimensional machining. Actual chip flow angles extracted from measured forces, to account for the nose radius effect, are used, instead of available models, to predict important quantities such as shear plane angle, effective rake angle and shear flow angle. Experiments are conducted in the realms of conventional and high speed machining using AISI 4140 steel and aluminum 7075-T6 respectively with uncoated carbide inserts, and various process conditions pertaining to the cutting mechanics are calculated. The extended oblique machining theory is experimentally validated in predicting temperatures at the tool-chip interface and shear plane for conventional machining. Simulation results from the finite element modeling are used for verifying the shear stress and shear plane temperature predicted by the extended oblique machining theory.     

基于B/S的刀具使用寿命评价体系和方法的研究

首先建立了基于B/S(浏览器/服务器Browser/Server)的刀具使用寿命评价体系结构,形成评价体系数据库,并应用层次分析法确定评价指标的权重;然后通过Internet网从各企业收集刀具使用寿命数据信息添加到数据库中,应用粗集理论的模式识别方法对数据信息去除冗余条件属性和进行决策规则简化,简化后它仅包含那些在决策时所必需的条件属性值,但它具有原始知识系统的所有知识。在此基础上应用灰色关联理论方法进一步对刀具使用寿命进行决策排序;最后开发了基于B/S的刀具使用寿命软件,并通过实例进行了验证。     

机械创新设计系统中的非线性科学拓展

机械的创新设计不能只满足局部的改进与完善。需要在总体理念和思路上有更大拓展，人们利用牛顿经典力学进行线性化的设计和计算。对于非线性理论的研究和应用并没有太大进展，混沌理论的出现为进入非线性状态研究提供理论依据，更为机械的创新设计打开一片新天地。在对非线性理论研究的基础上，从机构向空间演化的非线性变异中可创新出各种容积式流体机械和混合机械。     

现代控制理论与经典控制理论的对比研究

从研究对象、数学模型、基本方法、应用领域方面对现代控制理论和经典控制理论进行比较,为控制方法的选取提供指导作用。     

Free vibration of laminated composite plates using two variable refined plate theory

Free vibration of laminated composite plates using two variable refined plate theory is presented in this paper. The theory accounts for parabolic distribution of the transverse shear strains through the plate thickness, and satisfies the zero traction boundary conditions on the surfaces of the plate without using shear correction factors. Equations of motion are derived from the Hamilton's principle. The Navier technique is employed to obtain the closed-form solutions of antisymmetric cross-ply and angle-ply laminates. Numerical results obtained using present theory are compared with three-dimensional elasticity solutions and those computed using the first-order and the other higher-order theories. It can be concluded that the proposed theory is not only accurate but also efficient in predicting the natural frequencies of laminated composite plates.     

贝叶斯网络理论及其在设备故障诊断中的应用

在分析机电设备故障诊断技术中广泛存在的不确定性和复杂关联关系的基础上，指出目前的故障诊断方法在处理不确定性和关联性问题时存在的局限性，提出了应用基于概率理论和图论的贝叶斯网络作为设备故障诊断模型具有很好前景的观点。阐述了贝叶斯网络的提出与发展、模型数学描述及研究现状，讨论了贝叶斯网络在故障诊断领域应用的可能方式及其应用情况。指出贝叶斯网络技术在故障诊断领域中的应用将进一步得到推广，提出了将贝叶斯网络广泛应用到故障诊断领域中需要解决的关键技术。     

A simple channelling model for HREM contrast transfer under dynamical conditions

The application of electron channelling theory to dynamical exit wave calculations is briefly reviewed, and a comparison of channelling results with full dynamical calculations is presented. The channelling expression to the exit wave is combined with conventional imaging theory, and it is shown that a simple expression can be obtained for a dynamical contrast transfer function (D-CTF), which incorporates imaging aberrations and thickness-dependent dynamical scattering effects. The D-CTF can provide detailed insight into HREM images of a mixed cation oxide at thicknesses up to 200 Å, whereby an approximate correction for non-linear effects is utilized in the larger thickness regime.