机构自由度公式的基本形式、自由度分析及其物理内涵

对近十年提出的7种自由度(Degree of freedom,DOF)公式及其主要特点进行回顾。给出基于约束分析的DOF公式的统一形式与基于运动分析的DOF公式的基本形式。给出基于运动分析的DOF计算方法与基于约束分析的DOF计算方法。基于DOF公式,确定机构的拓扑结构特征,如机构的DOF、动平台的方位特征集及其维数、独立位移方程数、过约束度、冗余自由度,判定消极运动副与选取驱动副等。揭示DOF公式的物理内涵,即DOF公式表述了机构DOF、拓扑结构与运动方位特征三者之间的映射关系,而机构的拓扑结构和方位特征的运动过程不变性是构建这一映射关系的理论基础。

基于特征的几何公差实体模型的研究(二)—— CAD/CAAM 中基于 GTSB 表示的基准坐标及公差约束拓扑图

本文利用基于特征的ＧＴＳＢ（ＧｅｏｍｅｔｒｉｃＴｏｌｅｒ－ａｎｃｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＢｌｏｃｋｓ简称ＧＴＳＢ）不仅建立了参考基准坐标系，并且成功地表示了３Ｄ几何公差对机械零件的约束关系。其公差约束拓扑图（ＴｏｌｅｒａｎｃｅＣｏｎｓｔｒａｉｎｔＴｏｐｏｌｏｇｙＧｒａｐｈ）逻辑推理简单方便，表示直观、清楚，且实现了参数化表示。ＴＣＴＧ它是基于Ｂ－ｒｅｐ和ＣＳＧ表示的公差实体模型的不可缺少的一个部分。

机构自由度公式的统一形式及其物理内涵

由于并联机器人机构的发展,最近十多年,提出了6种新的主要的机构自由度(DOF)公式。在简述这6种公式的结构与特点的基础上给出了这些公式的统一形式及其物理意义,以及DOF公式取得进展的原因;对基于约束螺旋系的统一形式的DOF公式,提出了DOF计算方法的改进建议,并给出两个实例;而基于运动分析的统一形式的DOF公式,只适用于不含非独立运动元素的机构,仅是具有一般性的基于方位特征集的DOF公式的特例。

一种大转角柔性铰链的设计与分析

针对单自由度转动柔性铰链设计方法不完善和转角不足的问题,基于自由度约束拓扑(FACT)理论,提出了杆、板约束下柔性铰链的设计思路,并以此为基础设计了一种大转角柔性铰链。基于约束空间、交点和交距的概念,依据约束所在位置的不同,对杆约束条件下的单自由度转动柔性铰链进行了分类,并提出了杆约束的添加思路,此思路可应用于杆约束条件下柔性铰链的设计;基于板约束和杆约束的相互关系,考虑板约束位置和变形形式对柔性铰链的不同影响,对板约束条件下的单自由度转动柔性铰链进行了分类,给出了板约束的添加思路,并且应用于弯曲相交柔性铰链和扭转不相交柔性铰链的设计。通过对这2种铰链的串联组合,得到了一种大转角单自由度转动柔性铰链。有限元仿真分析结果表明,当安全系数为12时,该柔性铰链的转角可达到±20°,径向平移刚度为43.20N/m。该柔性铰链具有较大的转角和平移刚度,经过对比分析,可知其转角优于现有柔性铰链。

实体模型的最佳表示方法

利用几何公差结构块的自由度来表示ＣＡＤ／ＣＡＭ中３Ｄ几何公差的方法，可以直观地、参数化地表示相对参考基准坐标系的公差约束拓扑图。用该方法表示的几何公差模型能合理地、有效地定义和解释当今的国家公差标准。

精密机械运动学结构设计方法的若干新进展

精密机械运动学结构设计方法以自由度和约束的视角统一处理机械设计问题,是重要的机械设计方法之一。文中综述了运动学设计的发展背景及最新进展,主要包括精确约束的概念、基本方法、自由度约束拓扑理论及其在柔性机构构型综合方面的应用。这些新进展有助于设计师设计出新型机械装置,具有很好的应用前景。