精确约束二自由度微动角位移机构设计

为了研制面向精密工程的微动角位移机构,采用旋量代数分析了3-HSE和3-HSVR三螺旋角位移机构的自由度和约束模式。分析表明,基于"不共线三点确定一个平面"设计的角位移机构存在欠约束和欠确定运动问题,由此导致机构的位姿和运动具有不确定性。因此,提出了双螺旋式精确约束二自由度角位移机构。这种机构在自然状态下采用六点约束,具有确定位姿;在输入状态下自由度数等于输入数,具有确定运动。采用矢量运动变换方法证明了机构在不同输入模式下的姿态调整原理并利用机构运动几何关系分析了机构灵敏度,结果表明,该角位移机构灵敏度优于0.83μrad。这种角位移机构仅采用两个螺旋支链,结构简单、位姿和运动确定、稳定性高,可用于两个自由度的姿态调整。

精确约束支承结构在惯性约束聚变装置中的应用与研究

根据精确约束设计原理对其典型的结构形式——运动学支承的概念、设计原则作了分析介绍。应用上述理论,设计了3种适用于惯性约束聚变(inertially confined fusion,ICF)装置中大型反射镜组件的运动学支承样件,并对其进行了理论分析和重复定位精度试验及相关力学性能试验验证。

基于精确约束原理的非轴端安装计数装置研究

农业小区内进行水稻育种、良种繁殖、栽培及土壤肥料等试验时,要在规定小区单位内完成定量秧苗插植,要求的计数值不能有任何误差。插秧机作业时要对插秧量进行计数,通过传动轴与插植轴的传动比可以得出插秧行数,目前由于结构问题大多数插秧机插植轴无法进行计数装置轴端安装,计数装置固定困难,以及由于未精确约束造成漏计数。本文提出一种适用于插秧机使用的基于精准约束原理的非轴端安装计数装置,分别将传感器和单齿转盘在离合器和传动轴上进行固定,计数装置在插秧机上实现精确约束,并将计数器预设值与实际插秧行数进行对比验证。试验表明:该计数装置可以在井关等主流插秧机机型上的狭小空间内有效实现精确约束,实际值与预设值相同,计数装置在工作时不会造成漏计的情况。

反射镜用Kelvin支承定位精度研究

针对ICF装置中大口径反射镜等光学元件快速更换和精确定位的要求 ,采用精确约束理论设计了Kelvin运动支承 ,建立了几何参数矩阵对结构的定位精度进行了理论计算 ,分析了产生误差的原因并对结构进行了改进 ,采用激光客观散斑法对样件的定位精度进行了测试 ,试验数据统计表明结构重复定位精度 (± 3σ) ;平移± 6 .2 μm ,转角± 2 .3″。

精确频率约束下框架结构的尺寸优化

本文研究受到频率约束的框架结构优化设计问题,采用基于Bernoulli-Euler梁的动力刚度法求解框架结构的自振频率,采用W-W算法精确求解自振频率及频率对设计变量的灵敏度.分析比较了将框架结构的杆件按普通静刚度梁单元和动力刚度梁单元分别建立计算模型时得到的频率分析结果.以杆件面积为设计变量,以结构重量为优化目标,对基频约束下的框架结构进行了尺寸优化,比较了节点集中质量对优化结果的影响.通过2个数值算例,验证了动力刚度阵法在框架结构频率性能分析与优化设计中的适用性,并具有较高的计算精度.

中高阶子结构模态的精确综合法

提出基于固定界面子结构中高阶模态的双协调结构模态精确综合方法。首先用固定界面子结构的中高阶模态与精确剩余约束模态表达子结构位移;再利用界面力与位移的协调关系进一步消去界面自由度,建立双协调的精确缩聚变换;然后根据里兹法,得到结构模态运动的精确综合特征方程。最后,通过多种情况综合的数值结果验证该方法的综合能力与准确性。

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。