2-UPR&2-RPU冗余并联机构动力学与功耗分析

提出一种新型2-UPR&2-RPU结构冗余并联机构,其具有2个转动以及1个移动(2R1T)自由度。运用螺旋理论分析机构的自由度及其运动特性,并利用修正的G-K公式验证分析的准确性,得出该机构含有1个冗余支链的结论。分析机构运动的约束条件,建立各支链的闭环矢量方程,求解得出机构的位置反解。基于符号运算的微分变换法对机构的速度和加速度进行分析,得到动平台速度雅可比矩阵和2阶影响系数矩阵,在此基础上进一步求解得出各支链的雅可比矩阵。运用虚功原理构建该机构的动力学模型,然后根据冗余并联机构驱动力配置方式不唯一的特点,采用驱动力二范数的优化方法推导得出驱动力和驱动功率方程。在此基础上,使用MATLAB对所构建的数学模型编写计算程序,并通过具体数值算例对所构建的运动学及动力学模型进行仿真。最后,为了验证所构建数学模型的正确性,在ADAMS中建立机构虚拟样机并进行相同条件的仿真,将该结果与MATLAB仿真结果进行对比,两者的仿真结果基本一致,表明所构建数学模型的正确性。仿真得出各杆驱动力的最大误差分别为0.091%、1.83%、1.04%、1.40%。研究结果表明,在给定的运动规律的条件下,机构没有产生刚性冲击,在运动的起点和终点处,会产生一定的柔性冲击,整个运动过程中各杆的驱动力变化平缓,驱动力二范数解所做的总功为1143.2 J。

3-UU/UPU+2P混联机构运动学及工作空间分析

针对混联机构兼具串并联机构优点的特点,提出一种新型3-UU/UPU+2P双层混联机构。首先,详细叙述了该机构的结构特性,并构建动、静坐标系;其次,基于螺旋理论对机构的自由度进行分析,并利用修正的G-K公式对自由度进行验证,得出该机构具有3个自由度且属于非瞬时机构的结论;然后,根据机构的运动特性,建立机构的运动学正解和逆解模型,并采用基于符号运算的微分变换法对机构的速度及加速度正解进行分析,通过具体的数值算例得出运动学模型的变化曲线,将理论计算结果与Adams仿真结果进行对比分析,验证了所构建运动学模型的正确性;最后,基于蒙特卡洛方法对该机构的工作空间进行分析,为机构的构型设计以及实际应用提供理论依据。研究结果表明,该机构具有较大的连续工作空间,且呈现一定的对称性。

一种1T2R型并联机构的运动学及工作空间分析

提出了一种新型1T2R型3自由度并联机构,对其进行了运动学及工作空间分析。详细描述了该机构的机构特性,基于螺旋理论对其自由度进行分析,并结合修正Grübler-Kutzbach公式进行验证。根据机构的结构及运动特性,利用空间位置矢量法推导出机构运动学正逆解模型,通过将具体实例理论计算结果和Adams仿真结果对比分析,验证了模型的正确性。基于蒙特卡洛方法对该并联机构的工作空间进行了分析。研究为该类机构的详细机械构型以及实际应用奠定了理论基础。

竹笋切片机研制与其传动轴的有限元分析

为优化竹笋自动化加工生产线、满足竹笋加工机械化需求,研制了一种竹笋切片机。该竹笋切片机采用了离心原理,并使用双转盘,在传动轴的带动下同时转动,极大地提高了竹笋切片机的切片效率。同时确定了竹笋切片机主要部件的设计参数,并对其传动轴进行了有限元分析。采用SolidWorks对切片机的传动轴建立了三维模型,并将其导入有限元分析软件ANSYS中进行分析,得到了传动轴的应力应变及变形分布结果,从而为进一步改进完善竹笋切片机提供理论依据。

3-PRS&3P混联机构运动学分析

为提高工作效率,让机构得到最大化利用,提出一种新型混联机构3-PRS&3P。建立该机构的动、静坐标系,采用螺旋理论对此混联机构进行自由度分析,并通过修正的Grubler-Kutzbach公式,对该混联机构自由度进行验证,得到一致的结果;对混联机构进行运动学逆解分析和正解分析,采用余弦定理和空间坐标变换法对此混联机构进行运动学逆解分析,采用牛顿迭代法进行运动学正解分析。然后通过MATLAB软件编程和ADAMS软件进行数值算例仿真,验证了运动学正解和逆解模型的正确性。最后对该混联机构动平台2的运动范围进行分析,分析结果表明:该混联机构动平台2具有较大的运动范围。