非预定时标设计要求的球面四杆机构刚体导引综合方法研究

通过对标准安装位置的球面四杆刚体导引机构输出的刚体标线进行处理,发现所得的位姿曲线均为圆弧;通过分析位姿特征曲线的形成机制,揭示了位姿特征圆上相邻特征点对应圆心角与机构连杆转角的内在联系,给出了标准安装位置的球面四杆机构设计要求时标补充方法。在此基础上,将该方法推广到一般安装位置球面四杆刚体导引机构中。通过对2维机构安装角度参数和2维机构相对输入角进行优化,实现了一般安装位置的球面四杆刚体导引机构时标的补充,从而借助数值图谱法实现了非预定时标设计要求球面四杆机构刚体导引综合问题的求解。最后,通过算例证明了该时标补充方法的可行性和有效性。

基于傅氏级数的球面四杆机构函数综合的代数求解

文中提出了一种可实现球面四杆机构多点位函数综合的代数求解新方法。首先,建立了用傅氏级数描述球面四杆机构输出转角函数的数学公式,然后将由傅氏级数表示的输出转角函数代入球面四杆机构输入输出转角函数方程,经变量代换,分析得到了输出转角函数傅里叶系数与机构设计参数间的函数关系,并据此关系建立了球面四杆机构的函数综合设计方程。求解方程,得到球面四杆机构的设计参数。通过综合设计实例验证了该方法的有效性和可行性。

球面四杆机构近似函数综合的自适应方法

给出了球面运动刚体上具有二次鞍点意义的近似圆点的定义,提出了球面曲线的自适应圆弧拟合方法,把实现给定函数关系的球面机构综合转化为球面上曲线的自适应圆弧拟合逼近问题,建立了球面运动近似函数综合的数学模型和鞍点规划求解方法,由此在理论上阐明了球面四杆机构近似运动综合问题存在最优近似解和收敛性算法。为了克服初始值选取和获得全局最优解等困难,采用了遗传算法的思想,算例表明可行有效。

可调球面四杆机构函数优化综合方法

提出一种用于实现多函数的可调球面四杆机构优化综合方法。通过改变连架杆杆长实现可调球面四杆机构不同函数综合要求。在研究球面四杆机构输入角与输出角函数关系的基础上,建立了可调球面四杆机构函数优化综合数学模型。给出可调球面四杆机构多函数优化综合的目标函数,使函数生成机构的最大结构误差达到最小;给出函数优化综合的约束条件,保证机构存在曲柄并具有良好的传动性能。采用免疫遗传算法对可调球面四杆机构进行函数优化综合,相应的算例证明了方法的有效性。

球面四杆机构函数综合的带修复策略可行性规则差分进化算法

根据杆长限制条件,建立约束方程,进而得出求解球面四杆机构函数综合问题的非线性方程组,并将该方程组的求解转化为鞍点规划问题。以杆长协调、传动角、避免乱支缺陷等为约束条件,提出球面四杆机构近似函数综合的约束优化模型,再应用差分进化(Differential evolution,DE)算法求解该问题。在定义约束违反度和弱、强不可行解的基础上,提出处理约束条件的改进可行性规则,形成求解约束优化问题的可行性规则差分进化(Feasibility-rule-based DE,FRDE)算法。应用4个benchmark约束优化问题测试FRDE算法的优化性能,结果表明,其可靠性和稳健性指标优于对比算法。面向机构优化综合问题,将修复策略融入FRDE算法,发展为带修复策略的FRDE算法(Feasibility-rule-based DE algorithm with repair strategies,FRRDE)。给出5个函数综合实例。结果显示,优化模型和方法可行有效,且FRRDE算法的优化性能好于对比算法。

球面四杆机构自适应数值图谱法及在收割机中的应用

针对傅立叶级数理论不能进行非整周期函数综合问题,该文提出了应用Haar小波进行球面四杆机构非整周期函数综合的方法。首先,对球面四杆机构非整周期函数输出的小波成分进行了分析,发现了给定机构机架旋转后所得到的函数输出小波特征参数与原函数输出小波特征参数之间的内在联系,从而建立了包含148 995组球面四杆机构基本尺寸型的自适应函数输出特征数据库。其次,给出了在建立的特征数据库中检索出满足设计要求的球面四杆机构基本尺寸型的匹配识别算法。再次,建立了优化目标函数,通过遗传算法对匹配识别结果进行了优化,进一步提高了该方法的设计精度。最后,对联合收割机中摆盘式切割机构进行了设计。设计结果表明第1组机构输出的最大正误差为0.04369°,最大负误差为-0.04027°,其最大误差百分比为0.0335%,第2组机构输出最大误差为0.0406°,最大负误差为-0.0589°,其最大误差百分比为0.0402%,从而证明了该方法对球面四杆机构的非整周期设计要求函数综合问题的有效性。该研究可为连杆机构非整周期后续的轨迹综合、刚体导引综合提供参考。

基于混沌计算的可调球面四杆机构轨迹综合

提出了实现多任务轨迹的可调球面四杆机构综合方法。导出了可调球面四杆机构的多任务轨迹综合方程组,建立了可调球面四杆机构综合的任务数、精确点数、任选变量数之间的关系。基于混沌分形计算方法对机构综合方程组进行了求解,得到了机构综合的全部解,并给出了数值实例。

球面四杆机构函数综合精确点选择新方法

讨论了球面四杆机构函数综合中精确点的选择问题,以减小最大综合误差为目标,提出了一种新的精确点优化选择方法。利用球面四杆机构函数综合的封闭形式解,通过引入比例系数,推导了结构偏差的方程式,并构造了精确点选择的优化数学模型。利用数值插值的方法对结构偏差方程式进行了分析,给出了优化模型的初始解,并采用分形算法求得了全局最优解。通过对数值实例的计算和对结果的分析,验证了新方法的有效性。

球面四杆机构的尺寸型

本文将平面铰链四杆机构的研究方法推广到球面四杆机构中,在有关球面四杆机构的研究基础上,讨论了上述两种机构在空间模型、分布子域、机构基本类型以及三坐标平面区间图的建立诸方面的同一性。建立了球面四杆机构的尺寸组合与空间模型上点之间的对应关系,进而讨论了球面四杆机构的尺寸型。由于所述两种机构各有其特点,文中还就两种机构在使用空间模型及三坐标平面区间图的不同之处给予了说明。

球面四杆机构摇杆摆角及其图谱制作

基于特征球面四杆机构的概念建立了球面四杆机构的封闭区间。以此为基础,可在一系列封闭图面内表示球面四杆机构的尺寸类型,并在其上绘制球面四杆机构的性能图谱。文中给出了特征球面四杆机构摇杆摆角公式,并结合实例绘制了摇杆摆角图谱曲线。

转向装置球面四杆机构的综合

提出了采用球面四杆机构作为转向机构与方向盘之间的运动传递 ,并建立了车辆转向曲率与转向机构输入构件转角的关系。在此基础上获得了球面四杆机构输入—输出关系和机构优化综合数学模型 ,最后绘出误差曲线 ,以验证所提出方法的有效性。

球面四杆机构三坐标平面及空间点的平面转换

球面四杆机构的7种封闭区间对应的空间三坐标平面区间图共有三种。本文给出了这三种空间三坐标平面区间图及其上的点向二维坐标平面转换的转换公式。所推得的转换公式即为用计算机绘制球面四杆机构性能图谱的基本公式。

球面四杆机构性能图谱的计算机辅助绘制

以球面四杆机构的尺寸型空间和空间三坐标平面以及其上的点向二维坐标变换的转化公式为基础,介绍了采用计算机绘制球面四杆机构性能图谱的方法。并以球面四杆机构摇杆摆角,极位夹角及传动角极值图谱为例,说明了该方法的实际应用。

基于球面四杆机构调控滚子偏置角的锥式Mecanum轮

Mecanum轮作为一种全方位行走轮在多领域广泛应用,针对Mecanum运动系统受限于平整光滑路面,提出一种拓展到类“V”形路面行走的新型变锥角Mecanum轮,该轮每个滚子分别对应安装于阵列球面四杆机构上,其周向阵列球面四杆机构具有公共输入轴,以同步驱动安装于连杆上对应的Mecanum轮滚子,实现滚子轴线偏置角变化,达到Mecanum轮锥角变化,增加Mecanum轮运动系统对“V”形地面行走适应性;通过建立球面四杆机构运动学模型,求解出球面四杆机构的输入输出方程,得到公共轴输入转动角度与滚子偏置角间映射关系;基于包络原理近似求得Meca num轮可控锥角所对应的路面坡度。

球面四杆机构性能图谱的绘制及图谱应用

在文献１的基础上，推导出球面四杆机构３种三坐标区间图向二维坐标平面转换的转换公式，以此为基础，系统地介绍了用计算机绘制球面四杆机构性能图谱的方法。文中给出了图谱绘制的实例，并介绍了性能图谱的应用。

球面四杆机构刚体导引综合的代数求解

建立了一种可实现球面四杆机构多位置刚体导引综合的代数求解新方法。该方法用傅氏级数描述球面四杆机构刚体导引运动输出,分析得到了机构统一的三维刚体导引位置轨迹曲线函数关系式;在此基础上,分别分析了机构刚体导引转角函数、机构刚体导引位置轨迹、机构连杆转角函数三者的谐波参数与机构设计参数之间的关系,进而分两步建立了机构综合设计方程,求解方程得到机构的设计参数。通过综合实例验证了该方法的有效性和可行性。

Stephenson-Ⅲ型球面六杆机构曲柄存在条件探究

将Stephenson-Ⅲ型球面六杆机构看作是由1个基础球面四杆机构和1个球面二杆组组成的多回路机构。该机构的曲柄存在条件将由其各回路特性共同决定。根据连杆机构的组成原理,运用球面三角学导出球面四杆机构曲柄存在条件,再结合机构的可装配条件,给出了Stephenson-Ⅲ型球面六杆机构曲柄存在条件。构建了机构3维仿真模型,用仿真分析方法验证了结果的正确性。

球面机构的相伴方法与运动几何学研究

用曲面与曲线相伴方法研究球面机构运动几何学 ,建立了球面四杆机构的运动几何学模型 .导出了动定瞬轴面的表达式 ,讨论了瞬轴面的几何形状及分布区域 .研究了球面四杆机构连杆上的测地拐点、波尔点等特征点 ,得到了测地拐点曲线开闭与瞬轴面诱导测地曲率的关系 。

《CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING》(中国机械工程学报)2015年第28卷第2期目次、摘要

DOI：10.3901/CJME.2014.1210.178 离心式压缩机叶轮的应力腐蚀和腐蚀疲劳失效 孙蛟1,2陈颂英1,2,3曲延鹏1,2,3李剑峰1,2,3（1.山东大学机械工程学院济南250061;2.山东大学可持续制造研究中心济南250061;3.山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061）摘要：离心式压缩机叶轮在其长期工作、服役过程中,在腐蚀介质和各种应力的作用下,极易发生包括应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳在内的腐蚀失效,具有很强的隐蔽性和破坏性。