柔性变胞机构的拓扑结构表示及构态变换分析

柔性变胞机构是变胞机构的一个新的研究方向,本文给出了柔性变胞机构的定义和柔性变胞机构的组成元素,并给出了柔性变胞机构的结构简图表示方法,提出了柔性变胞机构拓扑结构的邻接拓扑图和邻接矩阵的表示方法。对于柔性变胞机构的构态变换分析,本文提出了一种基于邻接矩阵的运算方法,并通过应用实例验证了该邻接矩阵运算方法对于柔性变胞机构构态变换分析是有效的和正确的。     

基于邻接图的变胞机构的矩阵描述及演算

邻接矩阵法可以对杆件的数目变化进行表示和演算,但这种方法对于变胞机构中复合铰链的构态变换及描述铰链的邻接关系变化的情况不完全适用,且矩阵所含信息较少,不能直观地反应机构构态特性. 为此,应用邻接图表示机构的拓扑结构,并提出了描述机构详细信息的铰链邻接矩阵,此矩阵可与初等变换矩阵构造变胞方程,从而实现机构从初始构态到任意构态的矩阵演算. 通过实例验证可得,基于邻接图的矩阵描述及演算方法获得的结果包含直观和全面的机构构态信息,便于计算机辅助分析.     

空间变胞机构运动及误差的全构态四元数模型

空间变胞机构的拓扑结构可变特性使得建立全构态模型是其运动及误差研究的一个难题,而现有欧拉参数运动模型中存在数学奇异和非奇异退化等问题,因此提出了采用罗德里格-哈密顿参数建立空间变胞机构的全构态模型。基于四元数理论建立了任意构态的运动模型,推导了相邻构态广义运动变量的递推关系。研究了结构误差、运动变量误差及运动副间隙对理想模型的扰动,构建了统一的范式表示机构的全构态四元数模型。通过典型实例的理论计算和仿真分析对比结果表明,所建模型的有效性,它既可分析空间变胞机构的全构态运动特性,也可研究构态变换前后的运动特性变化,为变胞机构的工程应用提供了理论基础。     

基于变胞机构原理的举升式舱门机构运动学建模与仿真

变胞机构的概念提出较晚,对其理论研究尚在不断完善。近些年变胞机构的原理逐渐应用到新型机构设计上来,迫切需要运用适用的理论分析方法。为满足国家大飞机发展需求,提出一种平面约束变胞举升舱门机构,结合机构运动简图对其进行原理描述和拓扑分析,以几何参数法建立约束变胞机构全构态运动学模型,并使用Adams仿真与理论分析比对,结果相吻合。相比于传统飞行器舱门举升机构,变胞举升舱门机构在安装空间限定的情况下,可以以较小的推力举升机构,减小了举升机构整体质量的同时减少了电能的消耗,该种机构具有极强的应用价值。     

变胞机构结构变换的位移子群描述方法

为了对变胞机构的构态进行分析,提出了变胞机构结构变换的位移子群描述方法.给出了相邻和非相邻构件合并变胞的位移子群表示和计算方法以及变胞变换的位移子群矩阵表示和计算方法.提出了1个8-SSSS空间并联变胞机构,并将该并联变胞机构的结构变换过程采用位移子群和位移子群矩阵方法进行表示和计算,进一步验证了所提方法的正确性和有效性.新方法不但使变胞变换问题转换为位移子群的表示和计算问题,而且使变胞机构结构变换描述方法由拓扑结构拓展到了几何结构.     

刚性折纸机构运动分析及折叠过程仿真

为了分析刚性折纸机构的运动特性,研究了不同构型的折叠过程,建立了刚性折纸机构运动学模型并分析了典型构型的折叠构态。首先,建立单顶点刚性折纸机构各折痕转角之间的关系方程,推导出未知折痕转角的显式表达式,并通过方程解的互验排除干扰解,得到任意折叠构态实际折痕转角;其次,通过旋转变换矩阵,计算任意折叠构态下顶点实时位置坐标;再次,将三角面片对相交判断算法应用到刚性折纸机构干涉判断上,检测折叠过程中的干涉情况;最后,建立折叠过程仿真平台,并分析典型刚性折纸机构的折叠过程。仿真分析结果与实际折叠过程一致,验证了刚性折纸机构运动分析方法的正确性以及仿真平台的适用性。     

一种平面天线可折叠变胞机构的设计分析研究

将变胞概念引入可展机构设计,提出了一种多构态可展支撑桁架及时序可控的分步锁定方式。利用拓扑理论建立了可展桁架全构态变换的拓扑图及相对应的邻接矩阵,对自由度变化过程进行了详细描述,探讨了工作周期内机构的演变规律,并以可展桁架的运动轨迹最小化和展开冲击最小化进行了展开时序优化和动力学数值仿真,通过了样机试验验证。结果表明:该可展支撑桁架是一种四构态的多连杆变胞机构,铰链按照锁定时序由折叠构型实现分步展开,优化后的变胞型式具有运动包络小、运行平稳,易于装调的优点。     

圆柱式缩放步行机构分析及运动学仿真

详细分析了用于全方位步行机构的圆柱式缩放步行机构的运动学问题，提出了步行机对其步行机构足端运动轨迹的要求，给出了该机构足端运动轨迹的规划方法，并在ＳＧＩ计算机工作站上进行了运动学仿真。     

基于SimMechanics的一种六杆机构运动学仿真

设计了一种六杆机构,利用SimMechanics工具箱对六杆机构建模,进行了运动学分析,并对仿真参数及机构几何参数改变前后进行了对比。仿真结果表明了仿真模型、运动学分析的正确性及改变仿真参数和机构几何参数实现预定运动规律的可行性。所积累数据为下一步机构动力学分析和机构优化设计打下基础。     

SIMUUNK环境下双曲柄滑块机构的运动学分析

利用MATLAB平台中的SIMULINK工具对双曲柄滑块机构的运动学进行了仿真分析.将机构作为一个系统,通过其运动学方程来构造仿真模型,以机构的初始位置来设定模型中的相关参数后,得到了机构的运动参数仿真分析结果.最后以一个平台印刷机的主传动机构作为算例验证了该方法的正确性和有效性.     

Configuration and kinematics analysis of locking-releasing mechanism for side-loaded lunar rover

In order to save space for storing precision equipments,lower the center of mass of Lander and reduce lunar rover’s dimension constraint limited by mechanism of Lander,the locking-releasing mechanism of side-loaded lunar rover loaded outside Lander is presented,which is a kind of metamorphic mechanism.To ensure the working of this mechanism as the metamorphic process designed,configuration analysis of the locking-releasing mechanism is carried out,and topological structures are described by Huston lower numbered arrays.A kinematic mathematical model of the mechanism is established through homogeneous transformation matrix.The kinematic simulation validates the feasibility of the locking-releasing mechanism when the configurations are shifted from one to the other.     

平面索牵引机构工作空间解析求解与验证

为求解平面索牵引多体机构的力旋量封闭工作空间边界,提出矩阵零空间的方法。该方法通过对力的雅克比矩阵分析,推导出保证索力的非负条件,并根据此条件求解出力旋量封闭工作空间边界,找到力旋量可行工作空间。使用蒙特卡罗方法优化电机的位置和杆上牵索点的位置,使得力旋量可行工作空间最大,并保证机构的运行轨迹在力旋量可行工作空间的范围内。对平面串联两杆机构的一种构型进行参数优化求解和实验验证,结果表明参数优化后的构型可以保证预期轨迹在力旋量可行工作空间内,解析法可以准确地推导出力旋量封闭工作空间的边界。     

少自由度变胞并联机构综合设计方法

为实现可重组并联机构的创新设计,提出基于基本支链构型的变胞并联机构设计方法.该方法从少自由度并联机构动平台所受的约束出发,运用螺旋理论中相逆螺旋的性质,构造约束螺旋为力或力偶的两类基本支链,并根据基本支链构型的特点构造变胞支链,实现并联机构的变胞设计.对构型相似的线矢力和力偶基本支链进行融合得到变胞支链,通过锁住不同运动副的方式实现变胞支链在两类基本支链之间转化,构造出动平台约束性质可变的变胞并联机构;根据基本支链约束螺旋的方向特点,通过改变运动副轴线方向的方式实现支链约束螺旋方向的改变,进而构造出动平台约束方向可变的变胞并联机构.用所提出的变胞并联机构设计方法,结合Bricard机构的单自由度运动特性,实现动平台为Bricard机构的变胞并联机构的构造.基于基本支链构型进行变胞并联机构构型设计,根据动平台的约束对变胞支链进行组合和变型,实现变胞并联机构的综合,为机构创新设计奠定基础.     

铰链四杆机构运动模拟与连杆任意轨迹的绘制

应用Visual Basic编程将原动件与RRR杆组定义为相应的类,通过创建类的实体—对象,组合四杆机构,将机构的位置、速度、加速度分析求解方法作为类的方法,实现机构的运动分析与仿真.介绍了如何通过在可行域内动态模拟的方法绘制机构的运动范围的确定,从而实现其相应的运动形式;并介绍了如何利用鼠标事件获取连杆上任意一点并实现该点的运动轨迹的方法.     

助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人运动学建模与仿真

结合并联腿步行机器人和可重构机器人的优点,设计了一种新型的助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人,进行了该机器人的构型设计。以四足并联腿步行机器人为研究对象,根据步行机器人整机的结构特征和基本并联腿的运动特征,将整机的运动学问题转化为单个并联腿的运动学问题,建立了机器人整机系统的完整的运动学模型,进行了机器人在爬行步态下的仿真分析,得出了驱动器杆长的仿真曲线。该项研究为四足并联腿步行机器人整机的动力学分析和控制奠定了一定的基础。     

换挡工况下湿式换挡离合器变胞机理

针对目前难以全面描述湿式换挡离合器变结构、非定常和非数值的变拓扑工作过程的问题,基于湿式换挡离合器工作特性的分析,定义摩擦对偶片各构态的约束函数,建立摩擦对偶片变胞器,提出湿式换挡离合器变胞的图形描述方法. 采用矩阵分析法,以约束函数为元素,推导离合器各构态的邻接矩阵,解析相邻构态转换时对应的变胞函数和变胞方程,构建湿式换挡离合器工作的变胞拓扑模型,揭示换挡离合器工作状态转换的变胞机理. 基于变胞机理分析,提出更直观和简便的离合器动力学建模方法,通过对比分析离合器转速变化规律的试验和仿真结果,表明该方法的准确性和可行性.     

应用OpenGL开发参数化机构运动仿真系统

将OpenGL技术应用到三维机构仿真研究中,是开发三维运动仿真软件的代码基础,同时也是自主开发三维CAE软件的图形学基础.在VC 的MFC编译环境下,应用开放的OpenGL图形数据库,开发基于OpenGL技术的参数化三维机构运动学仿真平台.系统阐述了OpenGL的工作原理、工作流程,应用Open-GL技术进行仿真软件系统开发的基本原理以及三维机构运动仿真在VC 平台下的实现方法.     

基于Matlab／simulink的齿轮五杆机构运动仿真研究

使用Matlab／simulink研究了齿轮五杆机构的运动学问题,提供了一种平面机构运动学分析的方法,根据数学模型建立仿真模型。依据Matlab／simulink的建模方便直观,仿真功能强大的特点,可以很好地对机械系统的各种运动进行分析,为机械系统的建模仿真提供一个方便的工具,有利于对机构进行分析、参数化设计和控制。     

汽车排气管焊接夹具的运动学仿真

针对排气管与焊接夹具之间发生运动干涉导致焊接质量不佳以及夹持机构工作周期选择不合理导致夹持机构寿命降低这两个问题.利用CATIA软件设计了一种四爪型焊接夹具,该装置主要由夹持机构和分度机构两大部分组成.将模型导入ADAMS仿真软件中进行运动学仿真,得到夹持机构与分度机构位移和角度的仿真结果以及夹持机构中四个夹爪在不同工...