平面机构自由度计算中几个问题的探讨

论述了平面机构中运动副引入约束数目的计算、复合铰链的定义分析、虚约束的分析等方面的问题．为平面机构的自由度计算和结构分析奠定了基础。     

一种新的平面机构自由度通用计算公式

传统平面机构自由度计算公式缺乏考虑公共约束、虚约束和局部自由度,难以通用于平面机构自由度计算,且机构增减构件后需重新求解。基于构件对于机构输入和输出运动关系的实效性影响,建立一种新型平面机构自由度通用计算公式。研究了虚约束、公共约束、局部自由度与机构自由度代数关系,定义平面机构有效构件、有效环路、广义高副概念等作为公式变量。新公式不需考虑低副和复合铰链,可以直接套用各类平面机构,克服了传统公式存在的不足。同时,新公式基于机构有效闭环划分,明确机构的基本组成单元——构件对其自由度影响,能够有效解决平面机构变形后自由度计算问题,避免重复查算。实例对比说明了新公式的简便性和正确性,且可以应用于传统公式失效或不易求解的平面机构。     

对含有齿轮副平面机构自由度的计算

通过对齿轮副约束属性的分析，指出了齿轮副分别具有高副和低副的条件，为人们正确计算含有齿轮副平面机构的自由度提供了理论依据。     

机构自由度计算中虚约束问题探析

在机构设计与分析教学的基础上，对机构中虚约束的分析与自由度计算进行了探讨，对机构虚约束分析提出一种新观点。     

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。     

基于约束理论的图谱化平面机构自由度分析方法

基于约束理论的图谱化机构分析方法,通过绘制机构的自由度线和约束线,并根据简单的互补关系,来分析机构的自由度和运动情况。这种方法简单直观,容易理解。图谱化方法适用于分析复杂多支链的空间机构,对于自由度较少的机构(如平面机构),往往会出现约束线数目多,图形混乱,造成绘图和分析上的困难。文中介绍了约束线和自由度线的互补理论,并对图谱化方法进行改进,使其适用于平面机构的分析。这种方法去除了平面机构的公共约束线,简化了线条数目,使得分析更加简单明了。最后通过实例分析说明该方法可分析多支链、多回路的平面机构的自由度和运动特征,证明了图谱化平面机构分析方法的有效性。     

平面机构的环路组成原理及其自由度求解研究

提出以平面机构环路为单元，研究机构自由度的新观点，研究了机构环路组成原理。发现环路对机构的约束常数为2。由此提出机构自由度环路求解的简捷公式：F=n-2r。     

特殊情况下机构自由度的计算方法

对于实际工程问题,机构自由度的确定往往不能简单地套用计算公式,除了需要综合考虑复合铰链,局部自由度和虚约束等问题外,还必须具体问题具体分析。本文讨论了一种特殊情况下的机构自由度计算问题,并给出了相应的计算方法。     

含有齿轮副的平面机构自由度计算

由于齿轮副约束的特殊性,致使计算含有齿轮副的平面机构自由度时概念不是很清楚,而且常得出一些错误的结果.本文对含有齿轮副的平面机构自由度计算问题进行了深入研究.     

关于重新建立平面、球面机构与结构自由度计算新公式的研究

从四杆机构具有灵活性和平面机构任意封闭图形具有3个约束数的理论出发,对机构学的自由度计算公式进行了研究。研究结果表明,新公式不仅比1896年俄国科学院院士契贝舍夫建立的公式更为简单明了,具有计算速度快的特点,而且还适用于单环、多环、开式链、闭式链、混合链、高副、周转轮系、汽车行星排及结构力学中的静定结构和超静定结构自由度的计算。为计算平面、球面机构与结构自由度提供了更为方便快捷正确的理论计算式。     

平面柔性机构的结构型式及其自由度分析

平面柔性机构自由度的分析可为选择其驱动器提供依据,平面柔性机构由刚性构件、刚性运动副、柔性构件、柔性铰链四个元素组成,不同元素的不同组合得到不同的柔性机构型式,理论上共计15类,工程应用型计11类,在分析单一柔性构件自由度及其影响因素的基础上,基于“伪刚性机构”的思想,提出了两个及两个以上元素组成柔性机构的自由度计算原则,并根据此计算原则对11类工程应用性的平面柔性机构给出了实例机构的自由度计算.     

平面变自由度机构运动顺序的研究

变自由度机构各构件之间运动关系的分析和研究,对机械系统顺利完成其预定工艺要求和在特定情况下实现机构的特殊输出等都有极其重要的意义.通过对平面多自由度机构在考虑摩擦力、重力等情况下的运动顺序进行分析,为理解机构运动时其内部机理以及机构安全保护等方面的研究提供了理论依据.     

机构自由度计算中虚约束问题探析

在机构设计与分析教学的基础上 ,对机构中虚约束的分析与自由度计算进行了探讨 ,对机构虚约束分析提出一种新观点     

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。     

基于齿轮副约束两重性机构自由度的计算

本文论述了齿轮副约束的特点,提出了齿轮副约束的两重性．并给出了判断方法,完善了机构自由度的计算理论。     

用计算机几何技术求解多自由度平面机构的运动

综合采用计算机辅助几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术，构造一些典型的多自由度平面连杆模拟机构。给定每个输入件的驱动尺寸，确定输出件被驱动尺寸，求解输出运动杆件位姿。利用CAD软件的记录功能，得到机构输出杆件位姿数据。用Excel软件拟合位姿数据，得到每个输入件驱动尺寸与输出件被驱动尺寸位姿拟合曲线和拟合方程。求解了机构输出件的速度和加速度方程。计算机模拟结果表明，该方法简捷直观、求解精度高、重复性好，而且可以完成复杂机构和多自由度机构的运动分析，为机器人和复合运动机构的运动分析提供更有效的工具。