平面机构的少输入-多输出特性及其应用研究

机构的少输入-多输出特性不仅存在于空间并联机构而且存在于平面机构。剖析了工业中一些典型的具有少输入-多输出特性的平面机构,提炼、总结出4种平面机构的单输入-多输出特性,据此创新设计了一种单输入的轮胎机械手结构、改进设计了具有防护功能的单输入冲压机构以及简易高效的单输入落料装置。拓展了少输入-多输出机构的研究内容和范围,对设计其他的少输入-多输出平面或空间机构具有启发和借鉴作用。

少输入-多输出并联机构的设计方法及其应用

研究提出少输入-多输出（Fewer input-More output,Fi-Mo）并联机构的设计方法及其潜在应用前景,为基于较少驱动输入而动平台具有多个独立及其伴随输出运动机构的装备设计提供理论基础。建立Fi-Mo并联机构的驱动输入数W、自由度数（Degree of freedom,DOF）及其输出方位数Nout三者的数学模型;给出了（15）-DOF Fi-Mo并联机构的所有基本类型;提出了Fi-Mo并联机构设计的基于驱动副逐个固化——等效支链替代的演化法,以及基于构造含伴随运动支链的设计法;分别以一平移两转动输出、三转动输出的Fi-Mo并联机构为例,详细说明了这两种设计方法的设计过程;介绍基于单自由度Fi-Mo并联机构的三种多维并联振动筛的研制及其试验情况。研究表明:Fi-Mo并联机构研究可望成为一个重要的研究方向,对产业发展所需的新型节能装备设计具有较好的指导作用。

一种单自由度3T1R并联机构的拓扑设计及其运动学

根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和拓扑降耦设计方法,设计了一种新的少输入-多输出(Fi-Mo)型单自由度三平移一转动(3T1R)输出的并联机构,对其拓扑特性进行了分析,给出了该机构的方位特征集、自由度及耦合度κ;根据基于序单开链的运动学建模原理,给出了该机构的位置正解求解方法及其数值解;同时导出了其位置反解求解公式及机构的速度与加速度公式,并进行了速度与加速度的仿真。最后给出了该机构可用作并联振动筛的3D虚拟样机设计。研究结果为该类单自由度3T1R型并联振动筛机构的尺寸优化设计、样机研制打下了基础。

一种并联振动筛驱动机构的结构降耦设计及刚度分析

以一种单自由度输入、三平移一转动输出的并联振动筛驱动主机构为例,采用结构降耦设计方法将其耦合度由2降为1,通过并联机构拓扑结构设计方法确定了机构的驱动副及其安装方位,并基于螺旋理论运用虚拟弹簧法分析了该机构降耦前后的结构刚度及其变化,为少输入-多输出并联机构的优化和应用提供了参考。