基于构件关系拓扑图论的机构自由度和奇异分析

在分析机构图论现状的前提下,对机构中常用运动副、机构运动基本单元的移动基和转动基的空间活动能力进行描述定义,基于机构由构件通过关节连接而成的事实,提出一种新的构件关系拓扑图论描述方法.该方法以构件框、约束构件框、构件关系线、约束构件关系线、相邻构件空间相对活动能力关系为要素,对串联机构、并联机构、混联机构进行新的图论描述.基于支链空间活动能力维度和机构空间活动能力维度定义,以实例形式给出混联机构自由度的分析方法,并得到机构非奇异的充要条件,在此基础上推出机构出现奇异的充要条件,引入机构运动支链输入基位置极限的同时/同化、同时/非同化、独自出现位置极限的三分法,得到给定混联机构出现位置奇异、姿态奇异、位置和姿态奇异的情形数,并给出了一般形式的串联、并联、混联机构的奇异组合和情形数的分析途径.     

柔性构件和柔性机构自由度分析

柔性机构由刚性构件、刚性铰链、柔性构件和柔性铰链4个元素组成,4个元素的不同组合可以得到11种不同类型的柔性机构.文中分析了其中5种常用的结构形式与特征.柔性构件的自由度及其变形规律在机构功能中起重要作用,它们是几何特性、材料特性和载荷特性的函数.在分析柔性构件自由度的基础上,给出了柔性机构的自由度计算公式,并用实例进行了验算.     

机构中局部自由度和消极自由度判别方法

局部自由度、消极自由度是机构自由度计算的重要指标。结合作者提出的杆组理论,从局部自由度和消极自由度本质出发,分析其存在对杆组参数、杆组自由度、输出参数、机构自由度等参数的影响,推导通过杆组自由度进行局部自由度判断的简易方法,总结常用到的含局部自由度杆组,为机构结构设计提供参考;建立结合杆组参数及输出参数进行消极自由度判断的准则及推论,提出基于元参数表示杆组参数矩阵的方法,更方便对机构中消极自由度及输入副的判断;最后证实了所提理论的方便性和适用性。     

基于大型构件装配的六自由度并联机构设计技术研究

部分机械产品由多段大型构件组成,装配中一个移动构件相对于另一个固定构件具有空间六自由度。目前用于装配的调姿机构,通过调节关节改变工件的位置和姿态,关节空间与工件的位姿空间不一一对应,即各自由度调节具有耦合性,会严重影响装配效率。为此设计了一种基于气缸驱动的Stewart平台并联调姿机构,具有较好的柔性和自适应性,调节位姿时可直接作用于工件的位姿空间,提高工作效率。首先,建立并联机构模型,并对机构的运动学和静力学进行了分析;其次,采用Adams软件对模型进行了仿真分析,同时采用MATLAB软件对仿真结果进行对比验证;最后,依据边界条件和优化目标提出了一套优化设计流程,通过分析计算得到了相对较优的调姿平台模型参数。     

机构自由度与机械运转故障关系的探讨

本文探讨了机构自由度与机械运转故障关系，揭示了机构自由度的不合理往往是机械运转故障的深层原因之一．为减少运转故障的发生，文章提出了在设计阶段固然应该重视自由度的计算，而在制造维修阶段仍应重视自由度的分析．     

绳牵引并联机构的自由度和奇异性

绳牵引并联机构是将若干驱动器的运动和力以绳为介质，转换成末端执行器的运动和力的封闭机械装置。可控性是绳牵引并联机构的主要问题，在其基础上，通过建立机构的静力学平衡方程，将末端执行器的自由度定义为结构矩阵的所有列矢量正张成的空间的维数；同时给出并证明末端执行器自由度的类型；说明绳牵引并联机构的奇异类型仅有过运动性的奇异，证明了纯平动机构不存在奇异位姿；最后，根据无奇异机构的设计原理，列举了无奇异性的3个1R2T机构、2个2R3T机构和1个3R3T机构。     

关于槽轮机构自由度的研究和计算

一、前言 由于槽轮机构具有间歇运动的特征,因此不能简单地采用常规公式计算机构自由度。为了正确评价和计算槽轮机构的自由度,本文提出、分阶段计算机构自由度”的方法。     

一种少自由度并联机构的自由度及运动特性分析

提出一种非对称少自由度空间并联机器人机构,用螺旋理论分析了该机构的运动特性和自由度,进一步对自由度的性质进行了讨论,从而为该机构的深入研究奠定了基础。     

平面机构自由度的计算

平面机构的自由度是指构件相对于参考系所具有的独立运动的数目。通过介绍平面机构自由度的计算以及在计算自由度时应注意的问题。分析了自由度对平面机构的结构特性和新机构的设计具有重要意义。     

平面柔顺机构的自由度

柔顺机构是一类借助其柔性元素自身的弹性变形来传递运动、力或能量的装置。由于引入了柔性元素,柔顺机构中构件和运动副常常无法严格区分,导致其自由度概念有别于刚体机构的自由度,甚至带有一定的模糊性。在总结柔顺机构的结构和运动特点的基础上,分析确定机构自由度应遵循的基本准则,并给出可用于全面描述柔顺机构的两种自由度的定义(刚性自由度和柔性自由度)和相关推论。通过几种典型柔性元的伪刚体建模的讨论以及相关设计实例的分析,给出一种行之有效的平面柔顺机构自由度的计算方法。     

变自由度机构的功能及应用研究

提出了变自由度机构的概念。给出了两种变自由度机构的形成方法－－变约束运动副法和限动运动件法。分析了变自由度机构的功能,给出了应用实例。     

2自由度柔性构件运动特性研究

提出一种在工程应用中既产生弯曲变形又产生拉伸变形的2自由度柔性构件的伪刚体模型分析方法,讨论单一弯曲自由度柔性构件和2自由度柔性构件不同的变形特点,2自由度柔性构件的变形运动是弯曲运动和轴向直线拉伸运动的复合运动,柔性构件与刚性构件连接处的角变形不为零,而是θ角度,在分析2自由度柔性构件运动特点的基础上,建立具有扭转弹簧常数K1和轴向拉伸弹簧常数K2来模拟其变形能力的伪刚体模型,进行了2自由度柔性构件最大应力分析,并给出一个工程应用示例。     

伸缩杆式二自由度并联机构及应用

介绍一种伸缩杆式二自由度并联机构的结构特点,该并联机构的动平台可实现空间内二自由度的转动。利用螺旋理论分析该并联机构的自由度,并对其进行位置正反解分析,得出相对应的数学模型,并确定伸缩杆长的变化与空间翻转角度的关系,以及翻转角度与结构尺寸的关系。将该并联机构应用于自动化数控夹具,通过调节杆长,可实现将空间任意平面翻转至水平面,便于空间任意平面和孔的加工,扩大了机床的加工功能。     

少自由度并联机构探析

并联机构是一种新型机构,具有传统串联机构无法比拟的优点,是串联机构的补充和扩展,它以轻便灵活、工作空间大等优点受到广大专家学者的高度重视,对于机床技术和机器人技术的发展具有重要推动作用.     

特殊联接机构的自由度计算

机构的自由度计算通常采用格鲁勃勒方程式，但一些特殊联接如弹簧、叉状接头等却不能使用该方程式计算，一般采用观察法凭直觉确定机构的自由度。为了便于计算机构的自由度，文中就几种常见特殊联接的机构，采用当量低对的方法使问题迎刃而解。     

空间并联机构的自由度分析

综述了空间并联机构自由度的分析与计算方法,在此基础上具体分析了几种典型的并联机构的自由度.对于特殊的空间并联机构,也介绍了一种确定动平台自由度及其运动类型的方法.     

平面机构的环路分类法及各类机构自由度统一求解的研究

继文献[1]，提出了将平面机构按组成环路的运动副特性分类的“实自由度环路机构”、“虚自由度环路机构”及“时间环路机构”。三种环路机构的划分，不仅使自由度计算不再繁于计数低副及复合铰链的个数因而使自由度计算更为简便，而且解决了“虚自由度环路机构”中特殊运动副约束度难以确定，以及“时间环路机构”中运动副重复计算甚至无法计算问题。由此将一般机构、瞬心机构、瞬变系统自由度、纯移动副机构、虚约束及局部自由度等各类平面机构自由度求解不一的方法，统一为便捷实用的公式：F=n-2r。     

斜楔机构中构件的运动和受力分析

对水平运动和倾斜运动斜楔机构中的斜楔和滑楔进行运动和受力分析，确定斜楔和滑楔的行程及所受的作用力，提出建议。