基于螺旋理论的三移两转混联解耦机构型综合

针对3T2R混联解耦机构的构型综合问题,提出一种基于螺旋理论的混联解耦机构构型综合方法。首先基于运动基组合分配理论,给出3T2R五自由度混联机构所有可能的结构类型;然后基于螺旋理论和支链独立驱动原则提出完全解耦并联机构构型综合方法,运用该方法可以实现各类少自由度完全解耦并联机构的构型综合;再将综合的完全解耦并联单元构型到已有的混联构型中,得到解耦混联机构构型,并用该方法完成了3T2R类五自由度混联解耦机构构型综合;最后根据约束几何分析法分析了所综合的一种混联机构的瞬时特性,给出了运动学分析,推导了机构的雅可比矩阵,验证了机构的解耦特性。     

三转一移解耦并联机构型综合

通过分析解耦并联机构的输入输出特点,基于支链独立驱动原则和螺旋理论提出了三转一移(3R1T)解耦并联机构构型综合方法。首先,基于解耦并联机构的雅可比矩阵为非零对角阵的要求,利用螺旋理论构造出满足期望要求的正逆雅可比矩阵,以确定支链驱动副作用于动平台上的使动螺旋,再得到该使动螺旋对应支链上的表示驱动副的驱动螺旋和除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,根据支链连接度的不同,可完成支链结构螺旋系的配置;最后根据解耦并联机构分支组合原则,依次选取四条支链连接动平台和定平台,得到3R1T解耦并联机构。综合的解耦并联机构的输出运动是由支链上独立的输入驱动提供的,属于解耦并联机构,此类机构结构紧凑,控制简单,具有一定的应用前景。     

全移动副机构的杆组型综合

导出全移动副机构中杆组的构件数与移动副数匹配关系,从而确定全移动副杆组的构型;并应用连杆组合数值计算方法确定了杆组中各元连杆数、外运动副数及环数之间的关系,提出了杆组的特征值的概念。为开拓全移动副机构的杆组的构型建立了理论基础。运用杆组拓扑图清晰、简捷、快速地确定出1~4杆组及其异构体共15种构型。该法对于n杆组的构建也是有效的。     

基于杆组邻接矩阵的平面机构综合方法

为在平面机构综合中能够求解出包含R副和P副的全部运动链,给出一种基于杆组邻接矩阵的平面机构综合新方法。通过对前期研究提出的杆组邻接矩阵进行修正,构造改进的杆组邻接矩阵。基于改进的杆组邻接矩阵,求解给定杆组的所有装配方式,并同步辨识同构体,获取杆组装配关系的杆组邻接矩阵。根据提出的约束条件,采取逐级构造杆组邻接矩阵方法,求解杆组间的可行连接方式,并同步辨识同构体,从而获取全R副杆组间的连接关系的杆组邻接矩阵。将所有类型杆组代入求得的杆组连接关系矩阵,获取所有类型杆组可构成的全部机构构型,包含主动件和机架变换问题。以平面6杆机构为例,应用该方法首次求出包含R副和P副的所有机构构型为364种,验证了提出的综合方法的有效性和实用性。     

一平移三转动并联机构型综合及分类

应用基于方位特征集的并联机构拓扑结构设计理论与方法,对一平移三转动(1T-3R)输出的并联机构进行了型综合;在阐述基于方位特征集的并联机构型综合一般过程和步骤的基础上,给出了一平移三转动输出并联机构拓扑结构设计的具体方法;基于该方法得到了39种一平移三转动输出并联机构,包括以前设计出的机型和部分新机型,并对它们进行了分析和分类。     

三平移一转动并联机构型综合及分类

以方位特征集的理论,针对三平移一转动的并联机器人机构进行了结构综合。该方法不同于螺旋理论和位移子群的方法,它的主要特征有(1)得到非瞬时机构(2)数学方法比较简单等。基于该方法得到40余种机构,包括一些以前设计出的机型和部分新机型,并对它们进行了分析和分类。     

基于数理逻辑的空间多环机构型综合方法研究

正项目负责人:郭盛(E-mail:shguo@bjtu.edu.cn)依托单位:北京交通大学项目批准号:510750251.项目简介本项目以数理逻辑为主要数学工具,研究和开发针对空间多环机构型综合设计的新方法,从而提出一套适合此类新型机构的表示方法和综合理论体系。由于空间多环机构的复杂性,使其难以实现系统的结构表达和综合设计方法。本研究首次将     

平面凸轮机构位移反求的杆组方法

本文提出了尖底从动件盘形凸轮机构位移反求的杆组方法.该方法先将凸轮机构反转,然后将从动件与原机架视为Ⅱ级杆组,利用杆组分析求得凸轮从动件位移与凸轮转角关系的精确解.     

用广义机构综合法进行平面四杆机构的综合

本文讨论了用广义机构综合法进行平面四连杆机构运动综合的一种新方法。作者应用该法建立了广义四杆机构统一形式的运动综合方程;并将平面机构综合的三类基本问题转换为广义机构综合问题;实现了平面四连杆机构运动综合方法的统一。为该法在计算机上的实现奠定了坚实基础。文中还给出了用面向对象的Ｃ＋＋程序设计语言实现的该法的实例结果。结果证明了,该法原理正确、概念明确;并具有使用方便、求解精确等诸方面的优点。     

轮胎成型鼓机构型综合Ⅰ—平面多杆机构

选择平面复杂机构的型来满足工程设计的需要是机构型综合中迫切需要解决的技术问题。解决这一问题的关键是怎样利用不同机构及其组合后的，特点来满足工程中具体的设计要求。本文通过对各种适于作为成型鼓机构型的介绍来研究机构型综合的某些特点。     

两转一移冗余驱动并联机构构型综合新方法研究

在铣削、钻铆、焊接等领域需要2R1T三自由度执行机构,特别是在高刚度、大工作空间、良好驱动稳定性等场合需要引进冗余驱动来改善2R1T并联机构的性能,为此基于Grassmann线几何和图谱法提出了一种系统有效且简单实用的2R1T冗余驱动并联机构构型综合新方法。根据机构的运动模式确定动平台的自由度线图,然后根据对偶法则得到动平台约束线图,通过在动平台约束线图增加冗余线得到冗余约束线图及其等效线图,根据支链约束分配原则将其分为7种方案;采用图谱法基于约束方案构造相应支链,并根据支链选取和配置准则综合机构的初步构型,每种方案分别综合了12、67、96、0、12、48、16种新构型,共综合出251种新构型,其中包含了一些文献所提出的2R1T冗余驱动并联机构;通过图谱法对已综合机构进行瞬时性分析,发现方案1和方案2所综合机构具有瞬时性,提出将该类机构中的一对平行力约束共轴布置的改进方法可消除其瞬时性,通过瞬时性分析验证该综合方法的可行性和合理性。该方法同样适用于4、5、6自由度冗余驱动并联机构构型综合。     

基于单开链单元的三平移一转动并联机器人机构型综合及分类

以单开链支路为单元,揭示了欠秩并联机器人机构结构组成的某些规律,提出了输出运动为三平移及一定向转动的并联机器人机构型综合的一种系统,有效的新方法,型综合共得到50个新机构,并对其进行了分类,提出的4d.o.f,并联机器人机构型综合方法具有普遍性意义,并已用于其它运动输出类型的欠秩并联机器人机构的型综合。     

一种三移副四杆机构的创新设计与应用

创新设计了一种三移副四杆机构,可以将原动件的上、下移动转化成执行构件绕一固定点转动和沿弧形机架上、下移动的合成运动。通过对该新型机构简要的运动分析,阐明了该新型机构具有确定的运动和良好的传力性能。本文结合生活实际,将该新型机构创新性地应用到实际生活之中,设计出了一种适合农村使用的节水蹲便器,绘出了其原理图和三维造型图,并对其用途、工作原理、创新特点和应用前景作了简要说明。     

平面多杆机构的综合动力平衡

本文对多杆机构的震动力,震动力矩,输入扭矩波动及固定支承动反力的综合动力平衡进行了研究计算。通过归纳分析得出了新的动力综合平衡优化目标。在机构的动力分析中,采用将所要求的参数独立求解的新的处理方法。计算结果表明,机构的动态特性在平衡后做到明显的改善。     

一类两转动自由度完全解耦的三支链两转一移并联机构

提出了含恰约束支链两转一移3自由度并联机构(2R1T)两转动自由度完全相互解耦的两个充分条件,设计得到了两转动自由度完全解耦的2R1T并联机构RRU-UUR-RPR和RPU-UPR-RPR,采用螺旋理论对机构自由度性质进行了分析,得到机构两条连续转动轴线的分布。然后建立机构输入位移与位姿输出之间的映射模型,根据转动自由度完全解耦的数学描述,分析得到该机构两转动自由度是完全解耦的。最后比较分析了该类机构与其他两转一移三支链并联机构含有的被动单自由度运动副数目,该类机构含有的被动运动副数目仅为8,易于实现高结构刚度的目标,具有广阔的应用前景。     

曲柄摆杆型六杆全程函数机构的综合

以主动曲柄和从动摆杆间的给定运动关系为基础,通过引入二自由度五杆机构及其连杆铰接点曲线,提出了六杆函数机构的轨迹逼近-函数插值轮换综合法。     

一种无伴随运动的对称两转一移并联机构

提出一种新型3-UPU对称并联机构,其动、定平台始终关于中间平面对称,该机构具有两个转动自由度和一个移动自由度。运用螺旋理论对机构的自由度性质及运动特性进行分析,证明该机构动平台可以绕对称平面内的任意一条轴线或任意点发生连续转动,说明该机构不存在"伴随运动",这为机构的求解及控制提供了很大的便利。同时,该机构还具有一个沿对称面法线方向的移动自由度,动平台沿该自由度方向也可以发生连续的移动。针对此机构的结构特点,用两个角度参数就可以方便、直观地表示出动平台的姿态信息。推导该并联机构的位置正、反解,并分析其工作空间,可以看出该机构的正反解都具有解析解,且表达式较为简单,方便后续的深入研究。该机构具有较大的工作空间,能够满足一般的工作需要。     

叠加Ⅱ级杆组的正铲液压挖掘机工作机构型综合

提出了一种正铲液压挖掘机工作机构型综合方法——Ⅱ级基本杆组叠加法。针对正铲液压挖掘机工作机构的自由度数目、性质和驱动单元,将其结构分解为基本结构和辅助连杆,并给出了8条构型综合约束条件,进而根据辅助连杆上的运动副数目,分5种情况添加Ⅱ级基本杆组RRR对正铲液压挖掘机工作机构进行了型综合,获得了一系列12杆构型。从中选取了3种构型,针对其多环耦合的结构特点,采用拆杆-等效法分析了其自由度,并建立了相应的仿真模型,开展了运动仿真分析,验证了构型综合方法的可行性。     

完全解耦一移动三转动并联机构结构综合

为综合得到一移动三转动(1T3R)完全解耦并联机器人构型,基于G_F集理论提出一种简单而有效的构型综合方法。首先阐述G_F集的基本概念、运算法则,并联机构数综合;其次给出机构输入运动特征选择原则和分支设计准则,确保了并联机构运动解耦性;然后根据该构型综合原理,完成1T3R四自由度完全解耦并联机构型综合具体过程,得到了大量新构型;最后,针对所综合出的一种新型1T3R并联机构,运用螺旋理论求解其机构的自由度,同时求得其雅克比矩阵,验证了该机构的完全解耦性,进一步证明了该构型方法的有效性。     

对称两转一移3-UPU并联机构的动力学分析

对一种空间3自由度3-UPU对称并联机构进行动力学分析和联合仿真研究。该并联机构由两个完全相同的平台通过3个同样的UPU支链连接而成,其动、定平台始终关于一个中间平面对称,该机构具有两个转动自由度和一个移动自由度。利用矢量法推导机构各构件的速度与加速度,求解机构各分支的雅可比矩阵,运用虚功原理建立3-UPU并联机构的动力学模型。利用联合仿真技术对该并联机构动力学模型进行验证,通过两个运动算例验证了该动力学建模方法的可行性和有效性,特别是利用该动力学模型分析这个机构在发生定轴转动时的动力学特点,为该机构的进一步研究及实际应用奠定了基础。