基于转化邻接矩阵的含复铰运动链描述与同构识别

针对机构分析与综合中复合铰链难以处理和含复铰运动链同构识别困难的问题,分析复合铰链的内部结构,提出引入Pin构件将复合铰链转化为多个并联单铰链的新方法,从而将含复铰运动链转化为只含单铰的简单运动链。定义运动链转换邻接矩阵,用于描述含复铰运动链,通过分析发现该矩阵的内涵性质丰富,方便运动链的分析。提出运用转换邻接矩阵的阶数、对角线元素矢量、矩阵特征值和特征矢量等参数识别判断含复铰运动链同构关系的方法,这些特征参数是含复铰运动链的不变量。实例证明,利用转化邻接矩阵可简单、方便、直观地描述含复铰运动链,其特征值和特征矢量用于识别含复铰运动链的同构关系,具有准确、高效和简便的特点。定义的转化邻接矩阵及其运用方法为复合铰链的处理以及含复铰运动链的识别提供了新的途径。     

含复铰平面运动链拓扑对称性识别的邻接矩阵方法

提出了识别含复铰平面运动链拓扑对称性的邻接矩阵方法。根据能够反映复铰和多副杆特点的构件邻接矩阵和铰链点关联矩阵,按照构件或铰链点的划分,利用圆排列转动和圆排列对应匹配的方法进行构件或铰链点拓扑对称性的识别,并提出了基本算法。研究表明:该方法能应用于无复铰平面运动链,并且具有简便、直观、可靠和便于用计算机进行处理等特点。     

含复铰有高副平面运动链结构类型综合的邻接矩阵法

提出了含复铰有高副平面运动链结构类型综合的邻接矩阵方法。推广了传统的"低副高代"方法。根据平面连杆运动链的邻接矩阵,应用"低副高代"方法可以获得所有可能的含复铰有高副平面运动链结构类型。讨论了多阶杆和复铰在"低副高代"过程中的处理方法,对获得的有高副运动链的合理性进行识别,并提出了相应的基本方法和基本算法。依据这个方法,获得了从218种无复铰和含复铰9杆2自由度平面连杆运动链转化的无复铰和含复铰有高副平面运动链共336类1620种。     

用邻接矩阵判断含复铰平面运动链同构和拓扑对称的新方法

提出了含复铰平面运动链同构和拓扑对称性判断的邻接矩阵方法。通过适当地定义运动链的邻接矩阵,在结构特征相同的情况下,比较两运动链邻接矩阵的结构,即可完成同构判断。通过邻接矩阵可得到构件或铰链点的广度优先生成树,比较生成树的结构特征,即可确定构件或铰链点的拓扑对称关系。研究表明,该方法具有简便、可靠、计算工作量小和便于用计算机处理等特点。     

基于结构特征的含复铰和高副的平面运动链分类

提出了基于结构特征的含复铰和高副平面运动链的分类方法。定义了度谱、阶谱、复铰谱、多阶杆连接铰链谱和高副谱作为含复铰和高副平面运动链的结构特征。通过结构类型综合获得运动链的构件邻接矩阵后，就可以计算这些结构特征。据此得到了从八杆以下平面连杆运动链生成的全部独立的含复铰和高副平面运动链共174类396种。     

含复铰平面闭式运动链的谱分类方法

根据含复铰平面闭式运动链的基本参数，定义了度谱，构件谱和复铰谱，同时考虑运动链中多副杆的连接关系，提出了一种新的运动链拓扑不变量－多副杆连接谱，在此基础上提出了含复铰平面运动链的谱分类方法，并给出了相应的算法，研究表明，这种分类方法具有计算简单，直观，便于计算机处理等特点，将这种分类方法应用在型综合中，可以有效地减少同构判断的计算工作量。     

平面复铰运动链类型综合的新方法

根据平面闭式运动链中复铰数目与总边数变化的对应关系，研究了复铰因子及其变化范围，然后按链节开放副间的边数综合法综合出了含复铰的８杆平面运动链的类型。方法比较简单直观。文中对两自由度７杆运动链的复铰型式也进行了探讨，从而验证了该方法的通用性。     

全铰链平面连杆机构运动综合的结构类型优选方法

提出全铰链平面连杆机构运动综合的结构类型优选的基本方法.建立全铰链平面连杆机构运动方程计算机自动生成的规格化方法.根据含复铰平面运动链的构件邻接矩阵,获得其广度优先生成树,进而确定基本回路,由此利用计算机自动生成机构的位置、角速度和角加速度方程,从而在计算机构学的意义上将运动链的拓扑结构关系与机构运动分析联系了起来.在此基础上提出计算机自动生成邻接构件之间的三角形约束条件的规格化方法,并给出结构类型优选的基本思想和基本算法.     

平面机构统一拓扑描述模型的建立及同构判别

介绍平面单铰运动链、平面复铰运动链、齿轮(凸轮)运动链常规的拓扑表达模型.然后,以单铰运动链的拓扑图为基础,提出平面复铰运动链、齿轮(凸轮)运动链的新拓扑图模型,并分析新拓扑模型的特点,给出含复铰的运动链和齿轮(凸轮)运动链的拓扑模型与平面单铰运动链的联系.新拓扑模型的优点在于与平面单铰运动链的模型相统一,方便了基于计算机的机构运动链自动综合和同构判别,从而为实现运动链拓扑图的唯一数字化,机械概念设计的自动化、智能化和网络化创造了条件.给出这几类运动链的统一的同构判别方法.     

运动链的拓扑表示及其回路特性的研究

本文首先介绍了单较运动链、复较运动链和齿轮连杆运动链的拓扑图、双色图和三色图表示,然后对它们的回路特性进行了研究,给出了一个统一的基本回路数公式,并给出了相应的证明过程,为机构的分析提供了可强有力的理论依据。     

平面闭式运动链简图自动绘制的最大环路法

机构运动链结构简图的自动绘制,直接关系到机构设计的效率与可靠性。在对平面闭式机构运动链的拓扑特性研究基础上,基于缩杆邻接矩阵,提出一种运动链结构简图自动绘制的最大环路方法。此方法采用广度优先生成树算法获得运动链的独立回路,并通过独立回路的加减运算得到最大可行外环。根据回路关系逐步修正最大可行外环,使各独立回路成为其非交叉规范化内环。在运动链结构简图绘制过程中,根据外环和内环情况,将运动链中的运动副布置在由外往内的同心圆内接正多边形的顶点上,使绘制的运动链简图规范、美观。在对这种基于外环与内环关系的简图自动绘制算法研究过程中,借助多个机构实例进行说明。研究与应用结果表明,最大环路法具有实现简单、方法完备的特点,适用于多杆多自由度平面闭式运动链结构简图的自动绘制,应用于机构设计中,可极大地提高设计效率。     

平面轮系机构运动分析的研究

平面轮系机的运动分析对进行轮系机构分析与设计具有重要的意义.平面轮系机构都是由两种轮系基本回路单元组成,根据平面轮系机构结构的组成特点,运用轮系机构各构件间相对运动关系,构建了轮系机构基本回路单元的运动分析方程,由轮系机构基本回路单元组信息构造出轮系机构运动分析数学模型,并给出了平面轮系机构运动分析自动化的流程图.通过实例计算检验,该数学模型所得的计算结果与所参考文献的计算结果一致,该模型易于模块化,计算机能自动生成.     

基于回路配置的平面机构运动链绘制新方法及其计算机实现

提出了一种根据平面机构运动链的邻接矩阵绘制草图的新方法,它首先借助运动链简图的广度优先生成树求得图的基本回路,然后将回路标准化后按照排序规则进行排序,最后依据排序后的回路自动绘制出运动链简图;还将该方法与已有的方法进行了比较和分析,并通过应用实例验证了这种方法的有效性和完备性,最后还给出了相应的计算机原型系统实现。     

Extension of the definition of tolerance and an application thereof in the calculation of dimension chains

When calculating the tolerance of an assembly dimension chain with compensation loop, the value calculated by the basic formula for dimension chains must be a negative or imaginary number; this value is referred to as virtual tolerance in this paper. Virtual tolerance is not covered by tolerance theory. However, after reviewing such relevant concepts such as negative and positive numbers, the essence of virtual tolerance can be defined as follows: the absolute value of virtual tolerance (or the imaginary part) is the error compensation amount and the size between the upper and lower deviations is the compensation range. Therefore, the amount and range of error compensation are both added to the scope of tolerance so that they can be described in a digital way; in the meantime, the range of tolerance is extended to any number. Based on the concept of virtual tolerance, the tolerance and the error compensation amount can be calculated synchronously, leading to a simplified analysis and calculation process; computer-aided design is also facilitated. According to probability theory and the relevant concepts of dimension chains, the only correct result is that the error compensation amount is the imaginary part of virtual tolerance. But since the error compensation amount calculated by the probabilistic method does not ensure assembly accuracy, a theoretical basis is provided to calculate the assembly dimension chain with compensation loop by the probabilistic method.     

构件相似性识别的搜索矩阵法

构件的相似性识别是方案创新设计中避免同构方案的关键问题之一。基于图论中广度优先搜索算法,针对运动链再生创新设计中构件的相似性判断,提出了一种新的相似性判断方法——搜索矩阵法。首先根据邻接矩阵对运动链中某构件为树根进行广度优先搜索,产生赋权广度优先生成树,并将每层搜索到的构件运动副序列形成对应的广度优先搜索矩阵,然后根据两构件搜索矩阵是否相同来识别两构件是否相似。该方法具有操作简单、可靠性好、识别率高又易于计算机实现等特点。通过实例验证了这种方法的有效性和完备性。     

3-RRR平面并联微动机器人的运动学分析

运动学分析是并联机器人机构分析中的首要问题,是进行机构动力学分析、精度分析的基础,而全柔性微动机器人机构的首要目标就是精确实现所需的运动。因此对其运动学的研究在机构学领域占有重要的地位。本文对平面并联微动机器人进行了建立伪刚性模型,采用闭环矢量原理建立理论运动学线性模型,得到理论Jacobian矩阵,其次对该机构进行实验分析,得到工作平台的实验输出位移和方位角(Jacobian矩阵);然后用ANSYS软件对其进行有限元分析,得到有限元运动学模型(Jacobian矩阵值),最后通过分析比较该机构的理论运动学方程、实验运动学方程和有限元运动学方程,得到输出平台适用的运动学方程。     

链传动运动特性精确模拟分析的实现

铰四杆机构的运动分析方法可用于链传动运动特性的精确分析，采用ＷＩＮＤＯＷＳ编程对链传动的运动过程进行了模拟，并对链传动瞬时传动比作出了曲线，实现了链传动运动特性的计算机模拟分析。