并联机床平面约束机构误差分析与建模

针对五轴数控机床平面约束机构进行了误差分析 ,指出了并联机床平面约束机构误差主要影响因素为机构的制造误差和安装误差·前者与由其引起的约束机构顶边中点沿x方向的位移成非线性关系 ,而后者则成线性关系·提出了一种依据测量数据反演非线性误差模型的建模方法 ,给出了五轴并联机床约束机构实测信息与模型输出间的多项式误差模型·比较仿真结果与测量结果可知 ,基于上述方法建立的误差模型精确 ,进而利用该模型对机床进行实时精度补偿 。

摆盘发动机约束机构的动力学分析

摆盘发动机的约束机构主要有圆锥齿轮、直导槽、弹性直导槽和“8”字槽等几种形式 .对这几种不同约束机构的摆盘发动机进行运动学和动力学研究 ,建立数学模型 ,进行仿真计算 ,并对发动机的不平衡性和主要部件的受力等方面的性能进行比较 。

一种并联机床约束机构参数对工作空间的影响分析

以一种3-UPS并联机床为研究对象,研究了此并联机床工作空间的特点,并分别分析了约束机构各杆长度变化和各关节转角范围变化对工作空间形状的影响情况。通过研究其约束机构的结构参数对机床工作空间的影响所得的结论,对于确定此并联机床的工作空间形状,以及根据工作空间的大小进行机床的结构尺寸设计都具有重要意义。

约束机构在柔索并联机器人设计中的应用

柔索并联机构是一类新型的机构 ,具有一些优于其他机构的特点 ,但因柔索特性的限制 ,可实现的运动形式较少。本文通过增加约束机构对运动平台运动进行限制 ,扩大了柔索并联机构的应用范围。文章提出约束机构的概念 ,讨论了约束机构的种类 ,并进行奇异位形的分析。

基于超平面同伦法的平面过约束机构判定

过约束机构的研究涉及到非线性代数方程组的高维解问题,现有的数值法难以确定方程组是否存在高维解,提出超平面同伦法,并基于该方法提出了过约束机构的判定准则.发现了一种平面四回路过约束机构,并运用判定准则对该机构进行验证.通过对该四回路过约束机构的过约束条件分析,构造了一类新的平面过约束机构.

基于约束机构的并联机器人工作空间分析及优化

在介绍并联机器人结构的基础上,对影响其工作空间大小和形状的因素进行了分析,并利用MATLAB软件求得了工作空间的形状结构。然后针对并联机器人的实际应用需求,确定了有效工作空间的定义及求解方法,并以有效工作空间体积相对最大为目标,基于并联机器人的初始设计尺寸,对约束机构的连杆长度和转动副转角数值范围进行了优化,计算结果表明优化后有效工作空间的体积是初始有效工作空间体积的1.322倍。研究结果对于并联机器人的结构设计和参数优化都具有重要的理论意义。

用穷举法求过约束机构存在的充要条件

本文给出求过约束机构存在的充要条件的一种方法——穷举法,并以4R、RPRP机构为例,说明这种方法的应用.文中的结果表明,除了平面4R机构、球面4R机构以及Bennett机构外,不存在其它4R机构;除平面RPRP机构外,还存在且只存在一种RPRP机构.文中的方法也可用于求其它过约束机构存在的充要条件.

过约束剪铰式双层周边桁架可展天线机构设计与分析

基于过约束剪铰式机构单元,构造了一种过约束剪铰式双层周边桁架可展天线机构,分析了双层周边桁架机构的构型机理及过约束特征,对整体桁架机构进行了单元划分,将其分解为多个闭环可展开机构单元;考虑节点连接件的尺寸,推导出了过约束剪铰式双层周边桁架机构的组合条件,基于反螺旋理论分析了闭环可展开机构单元的自由度及运动形式,结果得到了其只有一个收展运动自由度,进而分析得到了整体双层周边桁架可展天线机构整体亦只有一个自由度,最后建立了过约束剪铰式双层周边桁架可展机构的仿真模型,模拟了整个机构的收拢与展开过程,验证了其整体的可展性。本文提出的过约束剪铰式双层周边桁架可展天线机构具有单自由度以及高刚度的特点,在深空探测领域具有较好的应用前景。

平面机构中的过约束

过约束广泛存在于各种平面机构中,并对机械系统性能造成了一系列有害影响;另一方面,在许多情况下,过约束及过约束结构也常常是机构及机械系统正常工作的必然的客观需要.对平面机构中过约束产生的机理进行了详细的分析研究,在此基础上系统地将其分为运动副元素上的过约束,重复运动副结构中的过约束和封闭运动链中的过约束,并分析了过约束对机械系统性能产生的影响.同时,提出了一些消除或减小过约束有害影响的措施.

含间隙转动副冗余约束机构的动力学特性

运动副间隙将引起机构运动精度降低，产生振动与噪声，甚至导致机构失效。基于单个平面间隙全文的存在将导致系统增加两个自由度，对含间隙冗余约束平行四边形机构实际自由度进行分析，采用间隙铰接触碰撞模型和拉格朗日方法建立该机构动力学模型，分析了间隙值和间隙位置对机构动力学特性的影响规律。结果表明，随着转动副间隙值的增加，机构运动精度降低，同时平衡力矩的冲击特征减弱；不同位置的转动副两元素接触频率存在差异，因此间隙位置对机构振动存在影响。通过研究含间隙转动副冗余约束机构动力学特性，可以为机构运动副元素尺寸设计及加工过程提供理论指导。

一种过约束并联机构受力的数值仿真分析方法

鉴于目前对过约束并联机构进行受力仿真分析的研究非常少,提出了一种对该类机构受力的数值仿真分析方法。将机构的动平台、定平台及所有运动副视作刚体,将易产生空间复合弹性变形的分支杆视为柔性体,用虚拟关节代替外形复杂的运动副模型,结合三维建模软件、ANSYS软件及ADAMS软件建立与理论模型完全一致的刚柔混合模型;仅改变驱动量使机构运动到指定位形,便能实现对机构在任意位形下的受力分析,避免了对机构的不同位形重建模型。采用该方法对三种类型的过约束并联机构进行了受力分析,分析结果验证了该方法的正确性,同时也表明该方法具有一定的通用性,且无需复杂的理论计算,便能获得过约束并联机构在任意位形下的驱动力和各关节约束反力大小,为此类机构的受力分析提供了便捷途径。

考虑杆件空间复合弹性变形的过约束并联机构受力分析方法

以3-PRRR三自由度移动并联机构为例提出一种考虑杆件空间复合弹性变形(包括弯曲、拉伸和扭转变形)的过约束并联机构受力分析方法。提出并定义分支约束力螺旋系刚度矩阵,建立分支约束力螺旋系幅值与分支末端弹性变形之间的映射关系;然后结合动平台受力平衡方程推导得到了分支约束力螺旋系幅值的一般解析表达式,分析施加给动平台的约束力螺旋与运动副实际约束反力之间的内在联系,从而求解得到了驱动力和所有被动运动副的约束反力。基于ADAMS仿真软件提出了一种建立过约束并联机构受力仿真模型的方法,所建刚柔混合模型与理论模型完全一致,且仿真结果与理论计算结果的最大误差不超过2%,有效地验证了提出的过约束并联机构受力分析的正确性。

基于几何约束条件过约束并联机构自由度瞬时性的简便判别方法

由于采用螺旋理论工具计算得到的并联机构自由度是瞬时的,特别对于过约束并联机构,不仅其自由度性质可能改变,而且有些自由度的运动可能根本实现不了,所以必须对其自由度的瞬时性进行判别。鉴于国内外对过约束并联机构自由度瞬时性的判别方法的研究非常少,基于机构自身的几何约束条件提出一种判别过约束并联机构自由度瞬时性的简便方法。该方法根据各分支的几何约束条件建立几何约束方程,通过检查几何约束方程是否存在非零实数解来判别机构自由度的瞬时性,并以五种过约束并联机构为例,阐述该方法的具体判别步骤。基于仿真软件ADAMS提出一种判别过约束并联机构自由度瞬时性的仿真分析方法,该方法检测仿真模型自动添加的多余自由度,检查自动添加的多余自由度是否产生位移来判别自由度是否为瞬时的,同样采用这种仿真分析方法对上述五种过约束并联机构的自由度瞬时性进行判别。结果表明两种判别方法得到的结果是一致的,有力地验证了两种判别方法的正确性。

无过约束自调机构允差分析的一种精确方法

针对现有方法在自调机构的允差分析时对机构圆柱副中的自调位移规律假设的可行性问题 ,利用矢量旋转的数学方法建立了机构圆柱副中自调位移方程 ,并对自调位移进行编程计算和绘制自调位移曲线 ,结果表明上述假设是可行的 ;在建立的自调位移方程基础上 ,提出了一种确定机构能够实现自调的允许误差角的精确方法。实例分析结果表明提出的方法是正确、有效的。

平面机构过约束分析方法的综合应用

平面闭链机构及机械系统中广泛存在的过约束导致了机械性能的一系列有害影响 ,已经受到机械结构设计者的充分重视 ,提出了多种机构过约束的分析方法 ,但是这些方法还存在一些不足 ,还需进一步发展完善。笔者针对 2种常用的机构过约束分析方法公式计算法和回路自由度分析法存在的不足 ,在对其深入、系统研究的基础上 ,将 2种方法相结合 ,得到了一种较实用的、且便于计算机辅助分析的机构过约束分析方法 ,并提出了一些机构过约束分析的新的见解。

欠约束绳牵引并联机构刚度性能分析与优化设计

为了提高欠约束绳牵引并联机构的刚度性能,研究了一种以刚度为基础的优化方法。首先,通过静力学方程对机构进行受力分析,通过引入线矢量和微分变换公式推导出机构的静态刚度模型;其次,定义两个设计变量,以机构的工作空间、刚度的全域均值、刚度的全域波动性为优化目标,研究其变化规律;最后,使用理想点法对多个目标进行优化并对目标函数进行归一化处理,得到了最优的结构参数。

基于加权广义逆求解被动过约束刚-柔耦合并联机构的受力问题

提出一种直接应用力映射矩阵的加权广义逆求解一般被动过约束并联机构(指分支提供给动平台的约束力/力偶数目大于等于1的被动过约束并联机构)的超静定受力问题的方法。基于小变形叠加原理和螺旋理论得到了分支约束力螺旋系刚度矩阵的一般表达式。推导一般被动过约束并联机构的各分支约束力螺旋系幅值与六维外力之间的映射关系式,进而证明了该关系式恰好是力映射矩阵的加权广义逆,其中加权矩阵为各分支约束力螺旋系刚度矩阵组成的分块对角阵的逆。以3-RRC空间三自由度被动过约束并联机构和一个并联振动平台为例,直接应用加权广义逆求解了机构各分支约束力螺旋系的幅值,并进行仿真验证。基于加权广义逆求解被动过约束并联机构的超静定受力问题大大简化了求解过程且解的形式统一、简单。

以过约束空间机构构造的汽车侧门锁变模式电动开启支链

面向汽车侧门锁轻量化及空间有效利用的需求,基于方位特征集提出一种空间过约束机构构型方案,对其拓扑结构及尺度约束类型进行机构解耦特征综合,构造两簇互相垂直的旋转副({R_(A)||R_(B)||R_(F)⊥R_(E)||R_(C)||R_(D)});对空间解耦过约束机构尺度特征进行优化,综合出可用于车门锁电动开启的空间RRURR解耦少杆过约束机构;在此基础上增设由滑槽与扭簧组合的柔顺副,构建具有柔顺性的单回路变模式空间RRUPRR机构。其不同驱动模式、限位边界可实现多种运动模式及其模式切换,包括空间6R过约束机构运动、空间5R1P机构运动和平面3R1P四杆机构运动模式。将柔顺单回路变模式机构嵌入车门锁电动开启支链,实现了电动开启、手动开启等功能;动力学仿真得到手动开启工况中齿轮曲柄仅发生0.042°的微小转动角度,验证了电动开启支链与手动开启支链的运动兼容。

一种欠约束丝牵引并联机构工作空间的分析方法

针对光学悬丝吊架试验台系统应用的六丝牵引的并联机构,提出了运用维数缩减法求解欠约束六自由度并联机构工作空间的方法,并利用提出的衡量工作空间质量的评价指标ks,通过Matlab仿真分析了机构结构参数及预紧力系数等对其工作空间的影响趋势,最后经过多次计算对比,得出机构各参数的最优组合,获得最大工作空间,从而为下一步的实际测试试验奠定基础。