弹性基础隔振系统的简化性能指标和有源控制力

系统研究了基础弹性对单层隔振系统、双层隔振系统及浮筏隔振系统隔振性能的影响。分析了不同隔振系统与不同弹性基础间的振动耦合特性,讨论了不同隔振系统的振级落差和力传递率特性,给出了振级落差和力传递率的简化计算方法。针对不同隔振系统的有源隔振问题,比较了不同作动器安装方式所需的控制力。研究表明,对于所有隔振系统,增加基础的刚度和阻尼有利于提高振级落差和力传递率;对于浮筏隔振系统,增加筏架的刚度和阻尼有利于提高隔振性能和减少有源隔振所需的控制力。

摇摆运动下低流率蒸汽冷凝换热特性和气泡受力数值模拟

蒸汽直接接触冷凝具有高效的传热传质性能,广泛应用于核能安全等领域。低质量流率蒸汽直接接触冷凝具有低频压力振荡,易引发设备共振。相比陆地稳定工况,海洋条件下摇摆运动可能加剧气液界面振荡,进一步影响设备的安全运行。为此,通过数值模拟对摇摆条件下低流率蒸汽凝结过程进行研究,分析了摇摆条件下压力、换热特性和气泡受力的变化规律,结果表明压力和传热系数剧烈波动主要集中于气泡颈缩和脱离阶段,此时气泡受力也达到最大值,气泡主要受惯性力和凝结力作用。此外,对比静止工况和摇摆工况,发现摇摆条件下由气泡速度变化导致的惯性力部分增大,摇摆运动带来的附加摇摆速度强化了气液界面的换热性能,平均传热系数远高于静止工况。

高运动/力传递性能移动并联机构分析

基于螺旋理论求解移动并联机构在单个分支驱动下的分支传递力螺旋和机构输出运动螺旋,给出机构分支在不同位姿下传递功率恒定及其实现最大功率传递的条件。通过分析移动并联3-CPU机构的运动/力传递性能,给出分支将输入功率全部转化为动平台输出功率,即运动/力传递性最大时的主动副配置方式。在此基础上,对移动并联3-PRPU机构进行运动/力传递性能分析,总结其结构参数对分支传递功率的影响规律,得到了其传递性最大时的参数设置。所做工作为分析与综合具有高传递能力的并联机构提供了理论参考。

新型并联机床的力/运动传递各向同性性能及其分布

以并联机器人机构为原型的并联机床 ,其力 /运动传递各向同性性能是随其运动平台的位姿变化而变化的。本文应用并联机器人机构学理论 ,提出基于 6 -SPS并联三维平台机构的新型 6自由度并联机床的力 /运动传递各向同性性能评价指标 ,并给出这些指标在定位姿工作空间内的分布情况 ,这对该结构形式的并联机床的设计及其任务规划和控制有重要意义。

一种并/混联汽车电泳涂装输送机构运动/力传递效率性能分析

针对一种新型汽车电泳涂装输送机构,提出一种表征并/混联式输送机构输入输出端之间的运动/力传递效率的分析评价方法。首先采用旋量形式导出输送机构的运动学和动力学,再根据旋量的Klein型即李代数e(3)的双线性形式,建立了以输送机构末端执行器的瞬时运动功率与输入端瞬时运动功率的比值作为表征机构输入输出的运动/力瞬时传递效率的瞬态分析评价指标。基于所提出的分析评价方法,得出机构在三种典型期望运动轨迹下从输入端到输出端的运动/力瞬时传递效率随时间变化的曲线,并求得其运动/力平均传递效率。最后利用MATLAB软件对机构进行实例仿真,仿真结果表明了评价指标的合理性和有效性。

基于GTW与GTI性能指标的平面5R对称并联机器人的优化研究

机器人结构参数即杆件尺寸的优化设计是并联机器人领域中一个非常重要的研究内容。为优化5R并联机器人的结构参数,给出以下步骤:首先,绘制出5R对称并联机器人的平面设计空间;然后,利用传动角的概念,通过局部传递性能指标LTI(Local Transmission Index)的合理取值范围,定义了两个性能指标:最优传递工作区域GTW(Good-Transmission Workspace)和全局传递指标GTI(Global Transmission Index),并在绘制出的平面设计空间内绘制出了GTW和GTI性能图谱;最后,给出优化设计流程,基于绘制的性能图谱,对5R对称并联机器人进行了优化设计。最终优化得到的机器人,只要传动角在一定范围内运行,不仅能满足工作需要,而且具有良好的运动和力传递性能。

弱撞击式对接机构力传递及运动性能分析与优化

为提高弱撞击式对接机构的静态力传递特性及运动灵巧性,分析了弱撞击式对接机构的力输出特性,建立了综合对接机构运动学性能及力传递性能的优化模型,结合对接机构的运动灵巧空间对其基本结构布局参数进行了优化,并且分析得出弱撞击式对接机构单支杆驱动力指标。研究结果可为弱撞击式对接机构的设计与技术应用提供依据。

3-PRC并联机器人机构运动和力传递性能分析

以3平移自由度3-PRC并联机器人机构为研究对象,建立了机构的运动方程;基于速度与力可操作椭球,建立运动与力各向同性评价指标,度量机构在操作空间给定位置处运动与力的传递性能;以速度和力方向可操作度为评价指标,度量机构在操作空间沿指定方向运动与力的传递能力。结果表明,3-PRC并联机器人机构在操作空间具有良好的运动与力的传递性能。

基于运动/力传递特性的1T2R并联机构构型优选

1T2R三自由度并联机构具有1个移动自由度和2个转动自由度,应用十分广泛。如何从大量的1T2R三自由度并联机构构型中遴选出具有工程应用价值的机型,具有重要的实际意义。运用基于螺旋理论的运动/力传递性能指标对3-PRRU、2-PRU-PRRU和2-PRS-PRRU三种1T2R并联机构进行构型优选,这里P表示移动副,R表示转动副,U表示万向铰。根据三种机构的运动学反解建立输入运动螺旋、输出运动螺旋和分支力传递螺旋的解析式,计算出整个工作空间上的运动/力传递性能指标并绘制图谱。性能图谱显示三种1T2R并联机构都具有较好的运动/力传递特性,并且奇异边界相似,其中3-PRRU并联机构优质工作空间最大。

并联机构中运动/力传递功率最大值的评价

并联机构的本质作用之一是在机构的输入端和输出端之间传递运动和力。对并联机构的性能分析需要从该本质功能出发,考虑机构运动和力的传递特性。在螺旋理论中,当运动旋量和力旋量进行互易积运算时,其结果表示该力在运动方向上的瞬时传递功率。结合能效系数法,可将瞬时传递功率和可能的最大传递功率之比定义相关的评价指标,用以分析并联机构的运动/力传递特性。该指标能否实用的关键问题之一是如何理解和求解可能的传递功率的最大值。根据并联机构中可能存在的不同形式的运动旋量和力旋量的组合,将功率最大值的求解问题分为五种情况,对每种情况的计算模型进行详细的推导与解释,尤其是当刚体的力和运动均为浮动的旋量(力旋量/运动旋量)时,提出改进后的特征点法,建立有效的求解模型。此外,以三个常见的并联机构为例,对机构中运动/力传递功率的最大值进行求解,以进一步说明所提计算模型的合理性和实用性。

基于运动/力传递性能的索并联机器人尺度综合研究

索并联机器人使用柔性绳替代传统并联机器人的刚性连杆,以控制末端动平台,在搬运、医疗康复等领域得到了广泛应用。为了解决索并联机器人设计过程中存在的尺度综合问题,对索并联机器人的性能评估指标进行了研究。首先,根据螺旋理论确定了索并联机器人驱动输入与运动输出的运动/力传递关系,并提出了局部运动/力传递性能指标,评估了其在指定工作空间下的全局运动/力传递性能;然后,借助空间模型法,得到了索并联机器人在参数设计空间的性能图谱,并基于参数设计空间的性能图谱,对索并联机器人进行了尺度综合,以得到优化后的尺寸参数;最后,采用了平面3自由度索并联机构的试验样机,对运动学可达工作空间进行了试验验证,试验了得到了优化尺寸参数下的运动可达工作空间。研究结果表明:利用尺度综合方法优化后的机构允许姿态角达到|θ|≤60°的工作空间,占总工作空间的95.1%,可达工作空间提高了29.4%;优化后机构姿态角达到|θ|≤80°的工作空间,占总工作空间的67.3%,可达工作空间提高了81.3%;优化后允许机构姿态角达到|θ|=80°的工作空间,占总工作空间的14.5%,可达工作空间提高了172%。因此,对运动/力传递性能尺寸参数进行优化,可避免索并联机器人工作空间内的奇异位形,满足绳索单向力传递的特性要求,可在索并联机器人设计中作为尺度综合的依据。

新型TBM推进机构力传递性能分析

在实际工况中,推进机构要承受重载荷、大突变载荷以及极限载荷,若力传递能力不足,将造成机构关键零部件损伤或失效。以搭建的新型TBM试验台为研究对象,运用SolidWorks建立推进机构重构后的三维实体模型,基于并联机构螺旋理论建立推进机构运动耦合度指标,对V型推进机构调向力与调向力矩以及运动耦合度进行分析,并以两种典型的推进机构为对象,比较两者的推力传递效率,验证该指标的正确性。

用磁力传递机械旋转运动的装置

用磁力传递机械旋转运动的装置，它涉及一种传递运动的装置，它包含主动轮、从动轮。在主动轮的圆周上均匀设置有多个主动轮磁体，在从动轮的圆周上均匀设置有多个从动轮磁体；主动轮带动从动轮转动时．主动轮上至少有一个主动轮磁体与从动轮上的从动轮磁体相对应．并且所对应的主动轮磁体与从动轮磁体的极性相反。本实用新型采用磁力来传递机械旋转扭矩，

基于力信息获取处理对运动员综合测试平台的开发和研究

在分析了人体运动的力学传递关系的基础上 ,提出了一种基于力信息的运动员运动综合测试平台 ,解决了运动员运动的生物力学多目标多参数综合获取的难题 ,该平台具有很好的扩展性并提供了统一的控制与数据规范 ,大大减少了综合测试的工作量 ,并为后续研究奠定了良好的基础。

3-(2SPS)并联机构力传递分析

提出了一种新型三自由度并联机构,通过矢量力学方法和虚功原理建立了机构的静力输入输出数学模型,得到机构的输入力与输出力之间的关系。定义了力、力矩传递性能评价指标及全域性能评价指标,分析了机构参数与评价指标之间的关系。

4-SPRR-SPR并联机构运动性能评价与尺寸优化

以一种空间五自由度4-SPRR-SPR并联机构为研究对象,结合实际应用工况对其进行运动性能评价与尺寸优化。建立并联机构的运动性能评价指标——运动/力传递性能,基于螺旋理论求解机构的输入螺旋、输出螺旋和传递力螺旋,并将其从局部坐标系进行坐标统一,通过增广矩阵法,得到机构的单位输出运动螺旋。将该并联机构作为搅拌摩擦焊机器人的主进给机构,并以焊接汽车铝合金轮毂为例,以优质工作空间(GTW)、全域传递指标(GTI)作为优化目标,基于遗传算法求解并联机构的尺寸最优值,绘制LTI性能图谱。研究结果表明,优化后的机构不仅其优质工作空间GTW明显增大,出现0.9的区域,而且全域传递指标GTI也得到相应的提高。

基于旋量分析的4-PaUS/PPPU并联机构设计与性能仿真

由于并联机器人的多环结构能有效解决串联机器人在高精度加工领域精度低,刚性差,响应慢等问题,因此通过旋量法设计了一种新型4-PaUS/PPPU的2R3T并联构型,利用旋量理论分析了该机构的自由度,给出了机构的逆运动学逆解解析式。由运动/力传递性能分析结果可知,在工作空间内并联机构ITI值在0.7以上,运动/力传递性能良好。

基于鸭式布局的有控弹药攻角运动仿真研究

为了研究鸭式布局有控弹药控制过程中攻角变化的动态过程,寻求合理的舵控方式,以一对鸭舵控制的炮弹为例,引入常用的舵控波形,建立了六自由度刚体有控弹道模型,研究了鸭舵控制对复攻角运动的影响,推导了简化的控制传递函数,用于分析各弹道特征点上气动参数变化带来的影响。数值计算和MATLAB建模仿真表明,采用最大周期平均力时鸭舵的控制效率最高,但也会引起攻角的强烈震荡,不适于弹药稳定性要求较高的情形。

一种新型担架车工作过程受力状态的研究

目的 :设计一种将担架与手推车合为一体的半自动救护担架车 ,该车在上、下救护车运动过程中 ,操作者通过控制手控闸整个车体可自动地上下救护车。方法 :应用连杆机构相对运动原理对担架车运动传递过程进行分析 ,采用力矩平衡原理 ,研究运动过程中特殊位置的受力情况 ,从而确定最佳承力点位置。结果 :半自动担架车通过手控闸、钢索和连杆机构将运动传递给车轮撑杆 ,使之能够按照确定的位置自如的收放 ,并且只需一人就可将伤员推上救护车 ,达到节省人力的目的 ,同时在救护过程中 ,无需挪动伤员。结论 :半自动救护担架车具有操作快速方便、占用救护人员少。