包装箱取放共轭凸轮多连杆机构的设计与仿真

将CAD技术应用到包装箱取放共轭凸轮多连杆机构中,进行了设计、建模及仿真。基于SolidWork草图功能,应用自上而下的方法对多连杆机构进行设计,应用Motion插件对共轭凸轮轮廓进行反求设计并进行三维建模,考虑凸轮与滚子的碰撞接触,在ADAMS中添加接触力并进行仿真分析。仿真结果表明能实现包装箱取放及开箱的既定动作,且误差较小,共轭凸轮机构的摆臂角加速度最大值为58°/s2,柔性冲击,考虑凸轮与滚子的接触碰撞对摆臂角加速度影响较大,最大值为1 398°/s2,接触力出现腾跳现象。设计方法方便准确,省去了繁琐计算,考虑接触碰撞会影响机构运行稳定性,为机构凸轮曲线优化提供依据,同时也为相关产品的研发提供了有效的设计方法。

参数可调控连杆机构及其实验平台设计

【目的】解决传统定杆长、定输入驱动的连杆机构难以满足输出构件的运动学参数以及传力性能要求的问题。【方法】设计并构建了一种输出运动学参数和传力特性可调控的连杆机构及其实验平台。应用建立的连杆机构运动学分析模型,通过调控输入构件的运动规律和机构中杆件的长度,获取输出构件的运动规律和传力特性的期望值,兼顾多运动学参数输出和传力特性等指标要求,实现了输出参数可调控和实时显示。【结果】变转速和变杆长对滑块的运动规律有明显的影响,速度vp、加速度ap峰值均缩小。在变杆长情况下,最大传动角113.119°,最小传动角63.540°,变化幅度49.579°,传力性能得到改善。【结论】该实验平台不仅可用于输出端的运动学参数调控,也可以反向为机构的尺度设计和输入参数选择提供实验依据,通过变杆长、变转速输入,实现一机多用、一机多能,拓展了连杆机构的应用范围。

双轮腿机器人腿部四连杆机构优化

双轮腿机器人是一种新型的机器人,其采用双轮和两腿的结构,能够在不平整的地面上行走和移动。为了解决机器人在抬升与下降过程中质心水平位置变化过大而影响其运动稳定性的问题,建立机器人腿部四连杆机构优化设计的数学模型,并利用软件ADAMS建立四连杆机构的参数化模型,对双轮腿机器人腿部杆件尺寸参数进行优化,寻找最优解。经仿真验证,四连杆参数优化后,x向位移的偏差由原来的10.8317 mm缩小到2.3918 mm,机器人腿部在升降过程中的稳定性得到提升。

航空活塞发动机曲柄连杆机构的瞬态动力学特性研究

选取通用航空领域常用的莱康明水平对置四缸航空活塞发动机作为研究对象,利用SolidWorks、ANSYS Workbench软件进行三维建模以及有限元分析。通过模拟发动机在起飞、巡航和降落阶段的工作条件,分别在2700、2400和1600 r/min的转速下对活塞、连杆和曲轴关键部件的等效应力和应变进行研究。实验结果显示,在起飞阶段(2700 r/min),活塞的等效应力和等效应变分别达到91 MPa和0.0017 mm。相比于巡航阶段(2400 r/min),其等效应力分别高出11%,等效应变高出22%;相较于降落阶段(1600 r/min),等效应力高出12%,应变高出29%。连杆在起飞阶段的等效应力和等效应变分别达到162 MPa和8.23E-4 mm,相比于巡航和降落阶段均高出5%和8%。此外,曲轴在起飞阶段的等效应力和等效应变分别达到184 MPa和0.0014 mm,比巡航阶段分别高出17%和59%,比降落阶段高出21%和63%。这一研究结果揭示在起飞阶段,活塞、连杆和曲轴受到了更大的力和变形,为优化曲拐机构设计及提升其在高负荷工况下的可靠性和耐久性,提供了重要的理论依据。

融入互联网手段的平面连杆机构闭环课堂教学设计——以平面四杆机构基本类型的判别为例

融入互联网手段是现代职业教育的发展关键之一,其关键是将互联网手段及内容与课堂教学的有效衔接融合。以2022广州市高等教育教学质量与教学改革工程项目为依托,以平面四杆机构基本类型的判别为例,尝试将互联网手段及内容融入到闭环课堂教学设计中,以期为如何在近机类课程教学过程中有机融入互联网手段及内容提供一种示例与路径参考。

工业机器人六连杆机构模型建立及复合形法优化

建立了一种工业机器人六连杆机构模型并开展合形法优化分析。结果表明:将各个坏点分别映射到中心区域内,映射点与已剔除坏点结合形成新的组合形,将组合形状逐步转化为最优解,最后获得期望迭代精度;滑块在优化前后形成的移动特征随偏心率的改变,在最优方案下可以最大限度地减少行程,确保其控制精度获得有效控制。

克兰连杆机构仿生益智机器人在益智教育领域的应用研究

足式机器人,因其结构优势,对复杂地形环境有着高度的适应性,所以在灾害救援、军事侦察、星球探索等领域具有广阔的应用,但是在益智教育领域的应用较为稀缺。在了解青少年期的发展特征和情感需求的基础上,笔者设计了一款以蜘蛛为原型的,适应青少年特点的八足仿生益智机器人。青少年对机器人进行拆解组装、对控制系统进行编程,有助于青少年克服自卑感、增强自我效能感,培养及锻炼青少年的抽象逻辑思维、观察力及创造力,有助于青少年的全面发展。且在“双减”政策的影响下,社会及家长愈发重视青少年的全面发展,对于玩具的选择也更偏向益智类,因此八足仿生益智机器人有广阔的市场前景。

单缸四冲程内燃机曲轴连杆机构的运动学和动力学仿真及可靠性分析

内燃机是一种发电装置。对于机器来说,内燃机是它的“心脏”,连杆在内燃机中起着传递力的作用,是内燃机中最重要的部件之一。利用绘图软件建立了单缸四冲程内燃机曲轴连杆机构的三维实体模型,将其导入虚拟样机模型分析,并进行结果后处理,通过处理结果观察内燃机活塞及连杆的运动学和动力学特性。同时,为了检查连杆静强度和疲劳强度的安全系数,建立了有限元单缸四冲程内燃机曲轴连杆机构的模型。根据机械可靠性设计的理论和方法,分析了连杆的可靠性。

多轴工程车辆转向连杆机构的分析及优化设计

随着我国基础设施建设的加速和工程车辆的用户需求的多样化,越来越多的多轴工程车辆在构造形式上趋向于复杂化,这在一定程度上提高了转向的难度。多轴工程车辆转向连杆机构的设计是一个重要的研究课题。本研究以多轴车辆为研究对象,通过理论分析和建模模拟,详细地研究了多轴工程车辆转向连杆机构的运动特性。在此基础上,根据车辆动力学性能,提出了适合多轴工程车辆的优化设计方案。设计目标是改善车辆的转向性能,提高行驶的稳定性,通过应用专业的计算机辅助分析工具进行模型建立,模型模拟和修正,大幅度提高了多轴工程车辆的转向性能和行驶安全性,对于我们更好的理解多轴工程车辆转向连杆机构的运动特性和进行优化设计具有重要指导意义。此项研究结果可为工程车辆连杆机构的结构设计和优化提供有益的理论支持。

基于改进双注塑连杆机构的半导体塑封装置研究

文章提出了一种基于改进双注塑连杆机构的半导体塑封装置,结构设计巧妙,在保证较大的杠杆力的同时,合模的稳定性也得到提高。相比于180t单压机封装2条引线框架,基于改进双注塑连杆机构的半导体塑封装置合模压力可达到200t,同时一次性能够塑封4条引线框架,产能提高了100%。

数控连杆机构式机器人的平衡特性及优化

为了提升数控连杆机构式机器人的平衡特性,以一种数控连杆机构式机器人机构为研究对象,首先计算总质心坐标,采用倾覆力矩和惯性力作为机器人静态及动态平衡性评价指标;其次构建去除支链的传统机器人,将该机器人与数控连杆式机器人进行对比,对比结果表明,数控连杆机构式机器人的平均倾覆力矩比传统串联机器人减小了96.31%;在负载为10 kg的情况下,x方向和y方向的惯性力比传统机器人分别减少了20.76%、34.88%;为进一步提升机器人平衡性,以支链杆长为设计变量,总惯性力最小为目标函数,支链杆长之和为约束条件,运用遗传算法,求出其杆长最优解。优化结果表明,优化后的机器人总惯性力相比优化前减小21.67%,从而验证了杆件优化的有效性。

液压机械臂复合连杆机构优化设计

为实现移动作业液压机械臂的可折叠存放和较大工作空间的作业需求,针对液压机械臂俯仰关节设计了由直线油缸驱动的复合连杆机构,并通过多目标优化设计减小了直线油缸的最大驱动力,同时保证了机构的紧凑性;基于螺旋理论构建了六自由度液压机械臂的正向运动学模型,并推导出解析形式的运动学逆解;在ADAMS软件中建立液压机械臂的虚拟样机模型,并在MATLAB软件中规划了液压机械臂末端的运动轨迹,通过运动学逆解得到关节空间中的轨迹曲线,导入ADAMS软件中作为机械臂各关节的运动驱动,进行机械臂的动力学仿真,得到了关节驱动油缸的输出力曲线,证明了优化后的复合连杆机构可以满足机械臂驱动需求。

含间隙多连杆机构刚柔耦合动力学建模与分析

针对间隙和柔性构件对多连杆机构动力学响应的影响,研究了一种适用于多连杆机械式压力机的平面六杆机构。建立了转动副间隙矢量模型,通过Lankarani-Nikravesh法向接触力模型和改进的库伦摩擦力模型建立了转动副间隙处的碰撞力模型。基于绝对节点坐标法建立了柔性梁单元模型,通过拉格朗日乘子法建立了含间隙机构的刚柔耦合动力学方程,并通过Adams虚拟仿真软件验证了动力学模型和理论分析的正确性。研究间隙值和摩擦系数对机构动力学响应的影响,利用相图、Poincare映射图和分岔图对机构的非线性特性进行分析,结果表明,随着间隙值的增大和摩擦系数的减小,机构受到的影响越大,产生的响应峰值越高,同时转动副间隙处的混沌现象有所增强。

基于ADAMS的平面四连杆机构运动学仿真分析

为了了解柔性部件对机械运动的影响,也为了在机械结构设计过程中减少设计误差,保证机械设计作品的可行性和有效性。基于ADAMS软件,创建平面四连杆机构虚拟模型,并对其进行运动学仿真分析。从影响机械运动的关键参数着手,即:仿真分析位移、速度、角速度、角加速度、各点作用力与力矩变化特性曲线,用特性曲线描述出平面四连杆的运动趋势,同时通过对比仿真数据与理论数据,得出其理论值与仿真值相差不大,表明利用ADAMS软件对平面四连杆机构进行仿真分析可以验证平面四连杆机构的运动可行性。这对于解决机械结构设计过程中出现的机械机构不合理、不可行等问题具有重要的作用,同时也在一定程度上了解了各部件在运动过程中的瞬时状态,增强对机械结构的分析能力,提高了设计效率。

精确正弦输出特性的复合曲柄连杆机构的研究

针对单个曲柄连杆机构具有二次谐波的传动特性,创新地提出了具有输出精确正弦规律速度-时间特性的复合曲柄连杆机构。解析分析论证了新机构具有的输出特性,推导得出其速度公式;考虑在调整两个曲柄长度时存在的误差,分析了其长度差对输出误差的影响;运用Adams软件对机构进行了仿真计算,在2个曲柄长度存在0.5 mm的差异时,其速度输出规律与标准正弦曲线之间的误差较小。研究结果表明,该机构可将单个曲柄连杆机构的位移-时间和速度-时间的误差从25%降低到1%以下,能够满足潮汐能发电装置和汽车悬架振动等产品在初试时低成本和快速试验的要求。

弹性连杆机构的渐变动力学及可靠性灵敏度

为了进行弹性连杆机构的动力学和可靠性灵敏度研究,这里以梁单元为基础,利用广义坐标和Lagrange方程得到单元运动微分方程。通过坐标转换及协调矩阵,单元运动微分方程可组集成为系统微分方程,得到动力学模型,据此分析得到系统固有频率和机构上任意时刻的最大动应力。在此基础上,建立Kriging近似替代模型,并在杆件参数具有随机性的前提下,计算动应力及机构的可靠性灵敏度。以平面弹性连杆机构为例建立近似替代模型,这里计算其动力学特性及可靠性灵敏度,分析可知近似模型具有良好的拟合度,较大程度上提高计算效率。

连杆机构发展探讨

在阐述连杆机构发展概况的基础上,从运动性能、机构性能、再现轨迹优化三个层面出发,分析连杆机构发展中的问题和对策,并指出连杆机构发展趋势,期望进一步提升连杆机构发展水平,助力现代机械工业的持续、稳定发展。

基于仿真条件下的连杆机构在仿生机械腿的应用设计

以双摇杆机构为基础设计了一种连杆式仿生机器人腿部机构,以垂直弹跳为优化目标进行连杆参数优化设计,对所提模型的可跳跃性进行了仿真验证,并提出基于接触力—质心高度—质心高度变化的控制策略实现机器人的连续弹跳。文章设计的腿部机构可作为科技馆仿生机器人(如袋鼠、兔子、犬类等)展项的设计参考。

薄煤层膏体充填液压支架四连杆机构优化

利用ANSYS软件对ZC6400/11/19D型薄煤层膏体充填液压支架四连杆机构进行了受力分析,并对四连杆机构进行了优化设计。提出了3种四连杆优化方案,通过有限元对比分析,确定最优方案,并一次性通过型式压架试验,继而批量投制,缩短了生产周期,为企业和煤矿取得了良好经济效益。

基于连杆机构的犬类机器人步态仿生分析

犬类腿部运动的仿真模拟对仿生导盲犬的设计具有重要作用,在对于仿生导盲犬的设计中,采用简单常见的连杆机构,通过若干(两个以上)有确定相对运动的构件用低副(转动副或移动副)连接组成的机构,利用低副是面接触,其耐磨损的特点,来实现设计中对犬类腿部运动的仿真模拟,组成腿部结构的各连杆之间连接的位置均存在转动副,且各连杆之间交错分布。针对犬类的踱步(pace)步态、小跑(trot)步态与奔跑(run)步态三种步态分别进行仿真模拟,借助Adams软件,通过对连杆机构的转动副施加不同的驱动函数,使仿生导盲犬的运动与真实犬类步态拟合。