一种新型混联机构设计及位置逆解分析

以一种新型2T2R大摆角(3-RPR+R)UPS混联机构构型为基础进行研究,介绍机构组成。通过螺旋理论推导了机构的自由度,且通过G-K公式验证了所得自由度。利用空间坐标变换法建立位置逆解方程,用MATLAB求解方程,计算出并联机构的位置逆解。将建好的三维模型导入ADAMS中添加运动副、添加点运动激励使其实现假定的运动形式,并进行运动仿真。结果表明可实现给定运动,验证了该混联机构的合理性。     

3 RPRR空间并联机构的自由度及位置分析

根据约束螺旋理论分析3-RPRR空间并联机构各分支的运动螺旋和约束螺旋,确定了该机构只有3个纯移动自由度,并对其输入原件选取的合理性进行了判断。通过D-H法建立各分支连杆坐标系,建立机构的位置方程。最后,利用同伦算法,对该并联机构位置方程进行正解的数值求解。     

两种具有弧形移动副的3-RPS并联机构运动学分析

提出两种3-RPS并联机构,其分支运动链均由一个转动副R、一个弧形移动副P和一个球铰S构成。第一种并联机构的驱动副轴线共线,第二种的驱动副轴线相互平行。运用螺旋理论,对这两种并联机构的自由度、位置反解、传动效率系数进行分析。第一种并联机构动平台的转动中心为弧形连杆的中心,动平台绕Z轴的旋转相对其他两个方向的旋转具有解耦性;第二种并联机构动平台的转动中心是各支链球铰中心与弧形连杆中心连线的3条直线的交点,此交点随动平台的位姿变化而变化;此外,它们的传递效率系数与支链球铰的移动方向有密切关系。     

具有弧形移动副3 RPS并联机构的运动学分析

提出两种具有弧型移动副的RPS并联机构,其分支运动链均由一个转动副R,一个弧形移动副P和一个球铰S构成。运用螺旋理论,对这两种并联机构的自由度、位置反解、工作空间进行分析。第一种并联机构动平台的转动中心为弧形连杆的中心,动平台绕Z轴的旋转相对其它两个方向的旋转具有解耦性;第二并联机构动平台的转动中心是各支链球铰中心与弧形连杆中心连线的交点,此交点随动平台的位姿变化而变化;此外,第二种并联机构的工作空间比第一种并联机构的工作空间小。这两种并联机构结构简单、灵活度较高,可应用于虚轴机床、航空模拟设备、医疗设备等领域。     

基于螺旋理论的并联机床虚拟概念设计及运动分析

提出了并联机床虚拟概念设计的设计过程,采用基于虚拟样机技术的商业软件ADAMS实现了并联机床虚拟样机模型的建立及仿真分析.提出以螺旋理论为指导、以"虚拟样机"技术为验证手段的空间并联机构运动性质分析方法,并用该方法对并联机构自由度的正确求解、机构驱动副选取合理性的判别以及并联机构的型综合等问题进行了研究.     

基于螺旋理论3-SS并联机构运动特性分析

基于螺旋理论，分析了一种新的3-PSS并联机构的运动特性。首先将该机构的一个分支拆分成两个串联机构，分别建立了动平台的螺旋运动方程；接着根据结构特点，找到机构的运动约束关系；再根据反螺旋理论中的运动和约束力的关系，得出该机构始终受到三个线性无关的力偶约束力，最终从理论上证明3-PSS并联机构只能有三个平动自由度。结论极大地简化了该机构的其它特性分析，同时该方法对其它少自由度并联机构运动特性分析具有一定借鉴意义。     

3-RCR并联机器人的设计和运动分析

基于螺旋理论的约束螺旋和运动螺旋,对3-RCR并联机器人的三条运动支链进行研究,确定该并联机器人的自由度。通过动静坐标系的相互转换所建立的位置方程,获得3-RCR并联机器人的位置正逆解。基于MATLAB软件进行编程求解,得到正逆解的数值算例。     

基于螺旋理论3-PSS并联机构运动特性分析

基于螺旋理论,分析了一种新的3-PSS并联机构的运动特性.首先将该机构的一个分支拆分成两个串联机构,分别建立了动平台的螺旋运动方程;接着根据结构特点,找到机构的运动约束关系;再根据反螺旋理论中的运动和约束力的关系,得出该机构始终受到三个线性无关的力偶约束力,最终从理论上证明3-PSS并联机构只能有三个平动自由度.结论极大地简化了该机构的其它特性分析,同时该方法对其它少自由度并联机构运动特性分析具有一定借鉴意义.     

一种2转动自由度空间并联机构

提出了一种具有2个转动自由度的空间并联机构。一个垂直于定平台的沿Z方向的转动,另一个方向平行于定平台且方向随着机构的运动而不断变化。根据约束螺旋理论分析了该机构分支的运动螺旋和约束螺旋,并计算了自由度,对其输入原件选取的合理性进行了判断。用D-H法建立各分支连杆坐标系,建立机构的位置方程。     

基于计算机的空间并联机构工作空间的可视化分析

针对3TIR空间并联机构,提出了一种可以普遍推广的离散式蒙特卡洛法,通过对转动自由度的离散化处理达到降维度的效果,利用子空间的并集和交集思想分别实现了整个空间并联机构的可达工作空间以及灵活工作空间的可视化效果,并以一种型为4-PRPaRR的3T1R空间并联机构为例进行实例分析,研究了具体参数对工作空间的大小以及工作性能的影响,并首次从灵活工作空间和可达工作空间的角度分析了空间并联机构的工作性能,为多自由度空间并联机构的应用和研究提供了重要的理论基础。     

Design and dynamic analysis of an arch-type desktop reconfigurable machine

This paper describes the development of a three-degrees-of-freedom (DOF) desktop reconfigurable machine tool. Recently, numerous micro-components or systems in various areas such as biomedical micro-electro-mechanical systems (MEMS) often require dedicated, precise, and cost-efficient manufacturing processes to cope with large product demand fluctuations in the global market. A downscaled desktop manufacturing machine that can control multi-DOF motions rapidly and smoothly on the basis of a reduced machine size was developed to meeting this demand. In this paper, the conceptual design of a desktop reconfigurable machine, which is capable of controlling the three DOF orientation of a spindle, is presented. Then, static and dynamic structural analyses are performed to characterize the effect of vibration on the manufacturing performance. The results demonstrate the feasibility of simultaneously controlling the position and orientation of the machine tool during the machining operation. Dynamic simulations and experimental results using a closed-loop control with position feedback are presented to illustrate the performance and features of the system. Unlike conventional full-scale manufacturing machines, the developed machine provides a number of advantages, including fast dynamic response, simple design, low cost, and a compact but relatively large workspace without motion singularities.     

一种三平移并联激光加工机床的运动学研究及仿真

结合并联机构与激光技术的特点,提出一种三自由度平移并联激光加工机床.介绍了并联激光加工机床的组成部分,并应用机器人机构拓扑理论计算其自由度,进行了并联机构的运动学逆解分析.通过运动学仿真,模拟了机床的运动轨迹,验证了并联激光加工机床运动学性能与设计的合理性.     

面向动感仿真的6自由度平台实时求解方法

研究6自由度平台运动求解方法将为动感仿真试验提供新的手段。以改进后的Stewart型6自由度平台为求解数学模型,研究其正解和反解。采用Visual C++编程实现,根据不同平台参数,选择不同函数信号生成运动控制数据;运动控制卡嵌入到工控机中,平台运行时靠程序自动发数据给控制卡;控制卡的输出为模拟电压,经放大器放大后输入比例阀,再由6个比例阀控制6个液压缸的流量,形成闭环控制的数控系统,可实现平台的预期动作。实验结果证明:该方法简单、效率高、易于操作,在3D影院中能伴随影片执行相关动作,同时也可为汽车模拟驾驶测试的路谱提供信号源。     

Modeling linear guide systems with CoFEM: equivalent models for rolling contact

Today’s machine tools are highly complex mechatronic systems capable to exert large translational and rotatory movements. In most cases rolling bearings are used to connect the moving parts to each other. As full FE models of rolling bearings can consume a large amount of degrees of freedom (DOF) efficient methods for reducing the DOF consuming rolling elements to more simple equivalent models are needed. As an example a linear guide system is used. A special feature of the considered linear guide is that the runner block consists of three separate parts, which are hold together only by pretension and friction. FE simulations of such linear guide system were not reported before in the literature. Beside the full FE model three equivalent contact models are presented. The first two equivalent contact models feature novel characteristics. Advantages and disadvantages of the equivalent models are discussed using as reference a slice of the full model and simulation results of static stiffness. The validation of the numerical models is also done using the general analytical solution of Hertz.     

基于Fuzzy-PID的单自由度液压实验台控制特性分析

针对单自由度液压实验台的高控制性能要求,对单自由度液压实验台液压控制系统的动态控制特性进行分析。分析单自由度液压实验台的工作原理及液压控制系统主要元部件的数学模型;对Fuzzy-PID控制器进行分析与设计;在AMESim-MATLAB中构建单自由度液压实验台液压控制系统的联合仿真模型。对采用Fuzzy-PID和常规PID控制的单自由度液压实验台的控制特性进行对比分析。结果表明:采用Fuzzy-PID控制的单自由度液压实验台具有优良的伺服跟踪性能。     

一种等效的并联机器人运动学仿真方法

研究了一种三自由度平动并联机器人的机构特点,并在此基础上提出了一种等效的并联机器人运动学仿真方法.最后,运用一组合理的并联机器人结构参数作为仿真原始数据,在Envision仿真软件上进行了仿真方法的研究和验证.     

微弧氧化膜封孔技术研究进展

首先对微弧氧化中微孔产生机理进行了阐释,归纳并总结了微弧氧化封孔技术的最新研究进展。在不同封孔机理的基础上,分析了各种封孔方法的优缺点,如水合封孔、有机物封孔、无机物封孔和一些新型封孔工艺。其中自封孔展现出了较大优势,其包括溶液自封孔和外加电场自封孔两种方式。溶液自封孔是通过改变电解液的组成及配方实现自封孔,而外加电场自封孔主要是利用外加电场驱使带电粒子加速向微孔中移动并生成沉淀,使封闭微孔。最后对封孔工艺的发展趋势进行了展望。     

一种物料抓取机器人的运动学研究

提出了一种新型2-DOF串并混联机械臂,该机械臂具有串联机构工作空间大和并联机构承载能力高的优点,可以实现较大活动空间内对重物的搬运仓储。在自由度分析的基础上,对这种机械臂进行了运动学性能分析。基于几何解析法分析了该机构的运动学正反解,并且给出了5组正反解分析数值算例,验证了正反解分析的正确性。     

液压加载试验台设计

在主轴高速旋转的情况下,为了测量主轴负载条件下的回转精度及动刚度,利用液压缸推力大的原理,设计一种多自由度液压加载实验台。该试验台有多个自由度,能够实现在多个方向加载,利用液压泵和溢流阀方便调节力的大小。该实验台可广泛应用于车床等机床的性能检测。     

基于并联六自由度的广义力标定装置

输出或检测六维力的大小及其精度是一些并联六自由度机构的重要性能指标,这些机构包括并联六自由度平台、Stewart六维力传感器及并联六自由度机床等装置。目前,能系统地检测这些装置性能指标的标定装置还不多见。本文讨论一种能对并联六自由度机构进行广义加载并能对Stewart六维力传感器及其它多维力传感器进行静态标定的标定装置,本装置具有结构比较简单、操作方便、制造成本低等优点。