复杂曲线、曲面高速加工中的最高恒定进给速度算法研究

分析了曲线、曲面轮廓数控加工中,刀具路径曲线的几何特性与机床运动学的关系,建立了刀具沿曲线恒速进给的运动学方程;基于虚功原理推导出刀具路径几何特性、机床特性及进给电机特性之间关系的动力学方程;给出了在加速度、进给电机额定转矩及额定转速约束条件下,刀具沿曲线进给时的最高恒定进给速度算法.在满足约束条件范围内,选择合适的恒定进给速度,既能获得均匀的表面粗糙度,保证加工质量,又能获得较高的加效率.     

一种具有部分运动解耦和符号式位置正解的空间2T1R并联机构拓扑设计与动力学建模

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论及方法,设计了一种含一条冗余驱动支链(RRR)、零耦合度且部分运动解耦的全转动副组成的空间两平移一转动(2T1R)并联机构,并对该机构进行了拓扑结构分析;依据基于拓扑特征的运动学建模原理,给出了该机构的符号式位置正解;同时推导出了位置逆解,得到了动平台的雅可比矩阵,由...     

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。     

虚功原理及其应用

本文从更一般的意义上定义了虚功原理,并在此基础上导出了一系列其它能量原理,较简要地反映了各种能量原理的实质和相互关系。     

空间并联机构连续刚度非线性映射

基于影响系数法并借助虚功原理建立包含主、被动关节弹性变形,杆件及其平台自重的空间并联机构连续刚度非线性映射通用模型。空间并联机构连续刚度非线性映射通用模型与以往刚度模型区别在于,它不仅考虑了机构主动驱动关节、被动关节弹性变形及各部件重力对机构刚度的影响,而且考虑了机构刚度变化的连续过程,没有忽略机构在广义外力下变形时雅可比矩阵的变化,通过引进机构的二阶影响系数,从而使空间并联机构刚度非线性映射还原。从机构简化约束方程出发,推导空间并联机构几类连续刚度简化映射矩阵。在此基础上,结合刚度矩阵瑞利商定义了空间并联机构连续刚度性能判定指标k。最后给出一空间并联机构刚度分析实例,分别计算两种模型下的刚度矩阵,并对比两种模型下机构刚度性能。     

设有通道的格构柱换算长细比

通过虚功原理,提出格构柱缀材同时采用缀条和缀板时,绕虚轴的换算长细比计算表达式,并结合实际工程给出算例。计算式综合反映了缀条和缀板对格构柱剪切变形的影响,可供工程设计人员对类似厂房柱设计、加固等借鉴引用。     

钢筋混凝土缺角板受弯性能试验研究

为了研究混凝土缺角板的受弯性能,设计制作了角部不同开孔大小的7块钢筋混凝土四边简支板,并进行了静力受弯性能试验。结果表明：缺角板跨中区域钢筋先于板四周区域钢筋屈服,随后屈服范围不断扩展并往四角延伸,最终板顶缺角处沿与板边大致成45°方向的混凝土被压碎;开孔系数(板角所开孔洞边长与跨度的比值)为0.05、0.08、0.10、0.12、0.15和0.20的缺角板极限荷载较矩形板的极限荷载分别降低5.98%、10.35%、21.37%、23.63%、38.50%和49.29%,开裂荷载、屈服荷载基本随开孔系数的增大而降低。根据钢筋混凝土板塑性极限分析的塑性铰线法,对6块不同开孔系数混凝土缺角板提出了4种塑性铰线模式,并利用虚功原理建立缺角板极限荷载计算公式,极限荷载计算值与试验值吻合较好,验证了所提出的塑性铰线模式的合理性,及利用虚功原理建立缺角板极限荷载计算公式的可行性。引入一个与开孔系数相关的系数对塑性铰线模式进行简化,简化公式得出的计算值与试验值吻合较好。     

重视结构力学课程力学概念的教学探讨

结构力学是土木工程专业一门非常重要的专业基础课。文章结合结构力学教学实践,提出在结构力学教学中应重视力学概念的教学。并以虚功概念的教学为例,详细阐述了重视结构力学概念的重要性。     

柔性对称微位移放大机构性能分析方法的研究

柔性铰链微位移放大机构的性能分析,通常采用柔度静力学分析方法,该方法分析过程复杂,柔度计算量大.为此,提出一种新的分析方法,将柔性铰链转换为刚性铰链并在其上加一等效刚度系数为k的扭簧,采用虚功原理对机构进行分析求解,推导出微位移放大机构输入位移、输出位移的计算式,进而求得机构的放大比.采用上述方法对柔性八杆对称微位移放大机构进行性能分析,将所得的分析结果与柔度静力学分析法、有限元分析法的分析结果进行对比,三者具有很好的一致性,验证了该方法的正确性.该方法充分利用了机构的对称性,使得分析求解过程得到了很大程度的简化.     

一种位置正解符号化且运动部分解耦的新型2T1R并联机构动力学分析

三自由度并联机构具有结构简单、造价低、运动控制方便,以及刚度高、承载能力大等特点,目前在工业生产等设备中得到了广泛应用,而其中具有移动和转动混合运动的2T1R并联机构具有更高的研究价值。为了研发和推广2T1R并联机构,提出了一种零耦合度且运动部分解耦的空间2T1R并联机构。首先,对该机构的位置正反解进行了分析,并求解了各构件速度与输入速度之间的关系矩阵;然后,运用基于虚功原理的序单开链法,按照机构拓扑结构分解的顺序,分别建立了各子运动链(SKC)的动力学模型,从而得到了整个机构的逆向动力学模型;最后,对建立的动力学模型进行了算例研究,得到了机构的驱动力和2个SKC连接处的支反力,并将其与基于ADAMS的虚拟仿真结果进行了对比。研究结果表明：该2T1R并联机构具有部分运动解耦的优点,且通过仿真对比验证了所建立的逆向动力学模型的有效性和正确性,可为其结构设计和样机研制奠定基础。