渐开线环形齿球齿轮传动原理与运动分析

介绍了一种新发明的球齿轮传动--渐开线环形齿球齿轮机构。与传统的Trallffa球齿轮相比,新型球齿轮一是采用了渐开线齿廓,二是轮齿在球面上呈环形连续分布,因而克服了离散齿球齿轮存在传动原理误差和难以加工这两个缺陷。首先介绍了这种新型球齿轮传动及其齿面的形成原理,以及派生出的另外一种新机构--球齿轮齿盘机构;为便于分析研究,对新型球齿轮传动的各部分名词术语进行了定义,然后分析了球齿轮机构的安装方式与结构特点以及球齿轮传动的啮合特点;给出了这种新型球齿轮机构的正确啮合条件和连续传动条件。还推导出这种新型球齿轮的齿面方程和啮合方程,理论结果证明了环形渐开线齿廓的共轭齿廓曲面仍然是环形渐开线曲面。利用方向余弦矩阵法分析了分别固联于主动球齿轮和从动球齿轮上两个动座标架之间的关系,通过旋转变换,分别推导出球齿轮机构和球齿轮齿盘机构的正、逆运动学模型,借助于行星轮系传动比计算方法求出了球齿轮行星传动中行星轮输出轴的偏转角与系杆框架偏转角之间的关系。

基于渐开线球齿轮的机器人柔性手腕结构与运动分析

介绍了一种基于渐开线环形齿球齿轮传动的机器人新型柔性手腕及其空间八杆驱动机构。该柔性手腕由六个球齿轮按特定规律串联而成,构成了一种多系杆的空间运动行星轮系机构。新型柔性手腕具有3自由度,可实现全方位偏摆运动和自旋运动,任意方位最大偏摆角可达126°,其运动性能明显优于著名的Trallffa柔性手腕。介绍了多个球齿轮的串联结构型式,分析了新型柔性手腕的结构特点和动作原理。对驱动机构进行了可动性分析,建立了驱动机构的运动学模型。分别进行了手腕偏摆运动分析和自旋运动分析,利用Denavit-Hartenberg方法确定了六个球齿轮的位姿矩阵,推导了手腕输出轴偏摆角与第一级系杆框架偏摆角之间的关系,并求出了输出轴末端的坐标参数方程,建立了自旋运动正、逆问题运动学模型。上述驱动机构和柔性手腕的运动学分析模型成为设计控制系统的依据。

渐开线球齿轮齿廓曲面方程的推导

介绍了一种新发明的球齿轮机构,建立了新型球齿轮齿廓曲面的参数方程。推导了渐开线齿廓曲线的通用表达式,对其进行旋转变换得到了球齿轮机构中齿轮的环形齿面方程。利用双自由度啮合理论,进一步推导出新型球齿轮的啮合方程,最后推导出渐开线球齿轮共轭齿廓曲面方程。理论结果证明了渐开线环面齿廓的共轭齿廓曲面仍然是渐开线环形曲面。

球齿轮行星传动结构型式与驱动机构分析

介绍了一种由渐开线球齿轮传动组成的新型空间运动行星轮系及其驱动机构,并对该机构进行了详细的结构分析和运动分析。新机构由系杆框架和一对球齿轮组成,输出轴能实现全方位的空间摆动。设计了一种空间驱动机构,用来实现系杆框架定点球面运动的姿态控制,对驱动机构的可动性进行了分析,建立了轮系输出轴的姿态角与控制电机之间的运动学模型,实现了输出轴偏转角的精确控制。

机器人作业过程的动态图形仿真

本文阐述了机器人作业运动过程的计算机动态图形仿真的基本原理和实现方法,介绍了机器人本体及其环境物的三维几何造型、图形示教编程技术以及动画制作技术,并指出了在研制机器人的运动仿真系统时应考虑的几个问题。最后给出了Adapt Ⅱ机器人搬运作业过程的图形仿真实例。

通用的工业机器人运动仿真系统 IRKSS

本文介绍一个基于微机的通用的工业机器人运动仿真软件包(简称 IRKSS).该软件包集机器人正、逆问题自动符号建模、机器人本体与环境物的三维几何造型、运动轨迹规划、运动图形仿真以及碰撞干涉检测等功能于一体.经过对多种机器人的作业运动仿真实践表明,IRKSS 是正确而有效的.

球形齿轮传动理论与运动分析

本文在研究球形齿轮传动的基础上,提出了一种环形渐开面球形齿轮机构,克服了以往球形齿轮传动存在的问题。进而对其传动原理和结构与安装特点进行了深入研究。最后,对单对球形齿轮进行了运动分析。

球齿轮机构及其应用

本文提出了一种渐开线环面齿球齿轮机构,讨论了这种球齿轮机构的形成以及加工方法,作为应用实例,介绍了基于这种球齿轮的机器人柔性手腕机构的结构特点,并对其传动原理进行了详细分析.

几种新型机器人手腕机构剖析

本文介绍了五种最新研制的机器手腕机构,它们从一个侧面反映了当前机器人机构型综合的研究水平。文中简要分析了这五种机构的结构特点及传动原理,并指出:它们除可以用作机器人的腕关节机构之外,还可用作主/从式遥控机器人中主机与从机之间的联接关节、类人型机器人的肩关节以及步行机器人腿机构的髋关节。

用体素贴合法构造机器人的三维几何模型

本文介绍了在计算机上采用体素贴合法构造三维几何模型的若干技术问题,包括描述三维形体的数据结构、基本几何形体的生成、部件模型的拼装等内容。研究表明,贴合法本身具有一定的代表性和通用牲,对于构造其它几何模型也是适用的。

用逆推法进行平面复杂机构的运动分析

本文依据相对运动不变性原理,提出了一种可用于平面复杂机构运动分析的有效方法——递推法。本方法可用来绘制机构运动简图以及推导机构运动参数之间的解析表达式。经计算机仿真证明:逆推法是正确而有效的。

一个基于图形的机器人运动仿真系统

本文介绍一个基于微机的通用的工业机器人运动仿真软件包(简称IRKSS).该软件包集机器人正、逆问题自动符号建模、机器人本体与环境物的三维几何造型.运动轨迹规划、运动图形仿真以及碰撞干涉检测等功能于一体.经过对多种机器人的作业运动仿真实践表明,IRKSS是正确而有效的.

基于CFD的螺旋桨敞水性能数值分析与验证

根据螺旋桨的投影原理及其型值参数,建立螺旋桨的三维模型。运用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)理论,采用分区混合网格方案,结合雷诺时均纳维斯托克斯(Reynolds-averagednavier-stokes,RANS)方程和三种不同的湍流模型对螺旋桨三维粘性流动进行数值模拟。所采用的网格划分方法具有网格数量少、质量高的特点。计算结果得到螺旋桨的推力系数、转矩系数以及尾流场的速度、压力分布等水动力特性参数,预报值与试验数据吻合较好,验证了数值方法的正确性,且说明雷诺应力模型(Reynolds stress model,RSM)这种湍流模型更适合螺旋桨粘性流场的数值计算,具有较高的预报精度,为复杂旋转机械粘性流场计算中湍流模式的选取提供参考意见。通过对螺旋桨敞水性能的分析,得到螺旋桨粘性流动所特有的流动分离、梢涡的形成与结构以及尾流场等一些重要现象和特征,为螺旋桨噪声、振动的研究和新型高效推进器的设计提供理论指导和技术支持。

多矢量推进水下航行器6自由度非线性建模与分析

采用舵和矢量推进器联合进行航向控制的新型水下航行器,实现高、低速下不同航向控制方式的多种运动模式。根据其结构特点和运动特性,运用欧拉角法建立6自由度运动学模型,针对纵倾角θ=±90°时存在奇异点的问题,采用四元数法进行解决,保证任意姿态下的运动求解。基于牛顿第二定律和拉格朗日方法建立多矢量推进水下航行器的6自由度非线性动力学模型,两种方法所推导的动力学模型完全一致,验证模型的正确性,并为控制系统的设计奠定基础。进一步采用四阶五级龙格—库塔积分算法进行动力学方程求解,解决水下航行器耦合非线性空间运动方程运算难和显示难的问题。通过多矢量推进水下航行器空间运动性能的计算和分析,进一步验证其运动学和动力学模型的有效性,并表明低速航行时采用矢量推进器控制航向和高速航行时采用舵控制航向可以较大地提高水下航行器的机动性能。

基于ANSYS的渐开线圆柱齿轮参数化几何造型技术研究

为了满足利用FEA技术对齿轮强度进行系列分析所需参数化实体模型的需要,笔者曾经重点研究了基于ANSYS软件的渐开线圆柱齿轮参数化生成原理及技术实现方法,获得了良好的实际应用效果。为了推进技术交流,同时为了改变当前国内许多人对FEA软件难以进行造型建模的错误认识,笔者在本文中对相应研究结果作出细介绍了,同时给出了一个齿轮实体造型实例对其实现过程加以说明。

基于计算流体动力学的两栖车辆水动力特性数值计算

应用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)理论,建立某型两栖车模型带自由表面粘性绕流场的数学模型,阐述求解的数值计算方法。采用RNG k?ε湍流模型、流体体积法(Volume of fluid,VOF)和压力隐式算子分割(Pressure implicit with splitting of operators,PISO)算法,运用FLUENT软件对车体绕流场进行三维瞬态数值计算,得到绕流场的速度与压力分布、阻力和兴波特性,并结合相关试验数据验证了数值方法的正确性,解决了以往由于忽略兴波特性导致数值计算结果随航速提高误差不断增大的问题。在此基础上,对该两栖车外形提出了优化方案,计算分析车体首、尾端切角及车轮不同收、放状态对绕流场的影响。计算结果表明,两栖车改进后的水动力性能有了较大改善,航速10km/h时,减阻效果可达原车总阻力的51.2%,为减阻提速的研究提供了一定的参考。

空心圆柱滚子轴承刚度分析

从空心圆柱滚子轴承变形协调关系出发,通过受力分析,建立各滚子载荷和外负荷的力学平衡方程,再运用当量弹性模量的方法,由帕姆格林公式确定负荷与变形间的关系式,求解了空心圆柱滚子轴承的负荷分布,据此导出了空心圆柱滚子轴承刚度的计算公式,并深入地分析了滚子空心度、外负荷、轴承转速和滚子数等对刚度的影响规律。研究结果表明:空心圆柱滚子轴承的刚度随空心度的增大而减小,随滚子个数的增加而增大,且外负荷和轴承转速会根据滚子的不同空心度表现出不同的变化规律。

水下仿生推进器阀控液压摆动关节建模与动态特性分析

采用液压驱动的模拟鱼柔性长背鳍波动运动的水下仿生推进器,当改变液压系统的流量和阀的控制参数时,其运动学参数能够迅速地做相应调整,实现平稳、流畅、连续的仿生运动。建立了阀控液压摆动关节的动力学模型,根据动力学模型得到系统传递函数,并绘制了Bode图。根据传递函数分析了阀控液压摆动关节的稳定特性、动态位置刚度特性和动态响应特性。结果表明阀控液压摆动关节具有一定的自稳定性,其工作频率与影响位置刚度的负载变化频率重叠,动态响应速度可以通过优化结构参数来调整。

3种滚子接触的有限元分析

从外载荷与滚子接触变形的关系入手,分析比较实心滚子、空心滚子和组合式新型空心滚子的负荷分布、刚度和承载能力。采用有限元方法求解滚子接触变形的相关参数,并用经典的赫兹接触理论进行校核。研究结果表明:空心滚子的接触变形随着空心度的增加而非线性地增加,空心度越大,空心滚子的刚度越小,其承载能力也越差;组合式新型空心滚子的接触变形随着内环材料刚性的增加而减小,组合式新型空心滚子的接触变形大于同样空心度空心滚子的接触变形;在实心、空心和组合式新型空心滚子中,以实心滚子的刚度为最大。

安装误差对球齿轮姿态调整机构指向精度的影响分析

球齿轮是两自由度齿轮传动机构,将其应用于星载天线姿态调整机构具有结构紧凑、承载能力大等优点,安装误差是影响其指向精度的重要因素之一。在对球齿轮指向机构进行运动分析和啮合模型推导的基础上,建立了球齿轮机构的指向误差模型。分析计算了不同安装误差对其输出轴指向误差的影响。研究结果对球齿轮姿态调整机构的实际应用具有理论指导意义。