机构自由度公式的基本形式、自由度分析及其物理内涵

对近十年提出的7种自由度(Degree of freedom,DOF)公式及其主要特点进行回顾。给出基于约束分析的DOF公式的统一形式与基于运动分析的DOF公式的基本形式。给出基于运动分析的DOF计算方法与基于约束分析的DOF计算方法。基于DOF公式,确定机构的拓扑结构特征,如机构的DOF、动平台的方位特征集及其维数、独立位移方程数、过约束度、冗余自由度,判定消极运动副与选取驱动副等。揭示DOF公式的物理内涵,即DOF公式表述了机构DOF、拓扑结构与运动方位特征三者之间的映射关系,而机构的拓扑结构和方位特征的运动过程不变性是构建这一映射关系的理论基础。     

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。     

柔性机构的结构拓扑特征及其自由度分析

柔性机构是利用组成元素间的相对柔性来获得运动或力的一类机构。通过分析柔性机构的结构特点 ,本文提出了一个新的拓扑图来表示柔性运动链的结构拓扑特征 ,并给出了相应的矩阵表示 ,借助该矩阵中的信息 ,可以方便地对柔性机构进行自由度分析。并且指出柔性机构是一种变自由度机构 ,其自由度的数目与机构所受外力 (矩 )的大小和方位有关。     

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。     

二自由度平面五杆机构的双曲柄存在条件

首次划分了二自由度平面五杆机构双曲柄存在的充分条件和必要条件。根据格拉肖夫定理推导出二自由度五杆机构的双典柄存在充分条件;根据装配条件推导了二自由度五杆机构的双曲柄存在原必要条件。     

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.     

滑块式二回转自由度并联机构误差分析

介绍一种新型的滑块式二自由度并联机构,这种机构可以实现空间两自由度转角摆动。通过用矢量微分计算的方法建立了该并联机构的误差模型。利用误差模型分析了该并联机构当中的滑块机构误差、杆长误差以及球铰间隙对动平台误差的影响。通过误差建模为该机构的设计和误差补偿提供了理论依据。     

可变自由度机构在农业机械中的应用

可变自由度机构在农业机械中的应用张学义，高明玲（山东工程学院）一、引言在农业机械中，我们常常可以看到“可变自由度机构”，即机构的自由度在工作过程中是可以变化的。这是为了满足农业机械的某些特殊工作要求而设计的。有些农业机械是利用机构构件某一点的运动轨迹...     

基于Kane方法的平面五杆二自由度机构动力特性分析

比较了机构动力学分析的各种方法，简单地介绍了Ｋａｎｅ方法，并利用Ｋａｎｅ方法作对平面五杆二自由度机构的动力分析     

平面二自由度全铰链五杆轨迹机构综合方法的研究

对平面二自由度五杆机构的位姿形式及位置逆解进行分析之后,提出了用二自由度辅助机构进行全铰链五杆轨迹机构综合的方法。该方法先将平面二自由度全链五杆机构看成由两个开链二杆机构组成的机构。然后按照给定要实现的轨迹,用二自由度辅助机构分别综合出两个开链二杆机构。最后再将综合出的两个开链二杆机构组合成全链五杆机构。按照此种方法综合出的全铰链五杆机构可精确地实现给定的轨迹,配以合适的驱动方式可进行异形边界及系列边界的加工,本文的研究为特殊类型边界的加工提供了手段。     

四自由度混联天线机构运动特性分析

天线构型设计和运动特性分析是保障天线系统实现轨迹追踪任务的前提。基于3RSR并联机构构造3-R(RRR)R+R混联天线机构,并对混联天线机构结构进行描述,利用螺旋理论分析混联天线机构自由度数目和性质;用指数积公式表示混联天线机构各杆件位姿,建立混联天线机构运动学模型,得到混联天线机构各个杆件的速度螺旋矩阵;通过MATLAB软件仿真得到混联天线机构方位和俯仰运动轨迹,通过ADAMS软件仿真对理论求解得到的混联天线机构运动学参数进行验证。最后基于混联天线机构原理样机进行运动特性实验。     

平面并联2-DOF机构运动的计算机模拟逼近法

提出了用计算机模拟逼近法分析平面2-DOF机构的运动,运用该方法进行了运动分析。先采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术,构造2-DOF机构的模拟机构。再用两个相同且彼此靠近的模拟机构,构造速度模拟机构,求解机构上确定点的速度和角速度。最后用两个相同且彼此靠近的速度模拟机构,构造加速度模拟机构,求解机构上确定点的加速度和角加速度。计算机模拟结果与解析法的结果比较表明,该方法具有简单、快捷、直观、求解精度高的优点,而且可以完成复杂机构的运动分析,为平面连杆机构运动分析提供了更有效的工具。     

新型2-DOF高加速定位平台的动态性能研究

微电子封装业的迅速发展对封装设备中的运动定位平台的运行速度以及加速度的要求越来越高,研制新型高加速精密定位机构成为十分迫切的任务。针对这种需求,提出一种新型2-DOF平面并联定位机构,它由直线电机直接驱动含有平行四边形支链的并联杆机构来实现末端平台平面内的平动。采用Largrange方程建立了动力学模型,然后基于奇异值理论得到了机构的速度与加速度极值表达式,分析了平台在关节速度限制下的速度特性,以及在关节力矩限制下平台的加速能力。分析结果表明此定位平台运动最大速度最差可达0.8m/s;最大加速度最差可达12g,最好情况下可达14g。实验验证此定位平台具有高加速度的运动特性,可达上述速度与加速度指标。     

液压系统方案设计的能量特征状态模型

提出液压系统方案设计的能量特征状态模型。以定性矢量的形式描述液压系统的能量特征,将一个完整的液压系统分解为若干个单动作子系统进行设计;将液压元件与其在系统回路中的使用方式相结合定义两类基本变换单元作为新的系统设计功能选择单元,并以功能分析为基础构建两类基本变换单元的定性矩阵表达;建立单动作子系统方案设计模型,将单动作子系统方案设计问题转化为模型空间内的矩阵分解与匹配。通过具体设计实例验证该方法的可行性与有效性。     

混合型三维减振平台主体机构的运动及受力分析

采用三平移并联机构3-RRRP(4R)作为三维减振平台主体机构.论述了采用柔性关节与普通关节混合型的主体机构的结构,对原机构主动副采用常用转动副加扭簧装置外,其余转动副采用簧片结构,消除了运动副间隙,提高了减振灵敏度.对该机构进行了位置正解、反解分析和力学分析,并讨论了运动学工作空间.运用当量摩擦圆概念来近似替代柔性关节,分析带柔性关节机构的力学工作空间.对该机构的整体力平衡进行了讨论,提出了解决整机力平衡的方法.     

一种五自由度并联卧式机床构型设计

传统的自由度方法无法准确描述机构末端执行器的输出运动特征,本文引入运动单元的概念进行描述,并基于这一概念及各运动单元之间的求和与求交两种运算法则,提出了机构构型概念设计的一种新方法,给出了串联机构和并联机构构型的表达式。最后应用该方法设计了一种五自由度并联卧式机床,并给出了相应的末端运动特征,验证了该方法的有效性。     

Theory of Degrees of Freedom for Parallel Mechanisms with Three Spherical Joints and Its Applications

The analysis of degrees of freedom(DOF) of a moving platform is the fundamental problem in kinematics of parallel mechanism. However, many problems should be considered to correctly perform the DOF cal...     

基于螺旋理论的并联机构构型设计

总结了一般并联机构与具有被动链并联机构的结构特点，提出了具有被动链并联机构的基本构造方法，根据螺旋理论分析了并联机构与其支链的自由度关系，提出了并联机构的构型设计与演变的基本法则。     

复杂轮系基本单元的运动特征状态数学建模

提出了复杂齿轮轮系运动分析的单元运动特征状态建模方法。通过研究复杂齿轮轮系构成规律,并分解其构成,定义了轮系基本单元;以齿轮原型机构为基础,利用机构拓扑特征构建了轮系基本单元构型图谱;构建了运动特征状态向量用以描述运动的类型和方向特征等属性,并利用状态方程建立了轮系基本单元的运动特征状态模型,为后续的轮系运动方案设计提供了理论基础。