3-PUU并联机构的运动学分析与验证

为提升少自由度并联机构设计的效率和准确性,针对自主设计的3-PUU并联机构进行了理论分析和实验研究。首先,利用螺旋理论和修正的Kutzbach-Grubler公式分析了并联机构的自由度;同时,解算了并联机构的运动学正反解和雅可比矩阵,并基于雅可比矩阵分析了其约束奇异和运动奇异。然后,利用极限边界搜索法分析了并联机构的工作空间,并以雅可比矩阵条件数的倒数作为局部灵巧度来构造全局灵巧度,分析了并联机构的运动性能。接着,搭建了并联机构的ADAMS/Simulink联合仿真模型,基于给定的动平台运动方程,通过仿真得到了动平台位置的仿真曲线及误差曲线。最后,利用并联机构样机、PC(personal computer,个人计算机)、STM32单片机、伺服电机及激光跟踪仪搭建了实验平台,并测定了并联机构动平台的位置曲线。结果表明,该并联机构具有较大的可达工作空间且其运动性能较好;通过对比理论结果与仿真结果可知,所构建的并联机构运动学模型正确;动平台位置的实测值与理论值之间存在一定误差,主要原因是并联机构存在机械误差以及控制系统精度不足,但实测曲线与理论曲线的变化趋势基本一致,进一步验证了并联机构运动学模型的正确性。研究结果可为少自由度并联机构的设计提供参考。

聚氨酯脲(PUU)固化过程中形态及力学性能的变化

用透射电镜TEM和“原位”FTIR技术研究了预聚物法聚氨酯脲 (PUU)本体聚合反应过程中材料内部的形态变化。FTIR的光谱数据表明 :随着反应时间的增加 ,氢键化的NH基团的谱带吸收愈来愈强且逐渐向低波数移动 ;反应初期 ,游离氨基甲酸酯羰基的吸收几乎不变 ,在高转化率逐渐变小 ,反应末期变化甚微 ;随着反应时间的增加 ,脲羰基谱带的振动位置逐渐向低波数移动 ,有序氢键化脲羰基谱带的吸收越来越强。归属了聚合反应过程中出现的羰基谱带。透射电镜的照片从另一角度证实 ,随着脲键氢键化程度的增强 。

FTIR研究热处理对RIMPUU的形态及力学性能的影响

将PUU(聚氨酯脲 )样品薄膜放入FTIR恒温池内进行原位扫描。FTIR红外谱图的结果表明 ,在一定温度下 ,随着热处理时间的延长 ,氢键化的脲键的吸收逐渐增加 ,达到一定时间后 ,吸收变化甚微。在热处理过程中 ,有序氢键化脲键基团吸收的变化率 (反映微相分离动力学 )随着温度的提高而增加。PUU材料在热处理之前 ,羰基振动区内游离的氨酯键、无序氢键化的氨酯键、有序氢键化氨酯键、无序的氢键化脲键和有序的氢键化脲键等多种羰基并存 ,热处理后仅存游离的氨酯键、氢键化的氨酯键及有序的脲键 3种吸收谱带。在 10 0℃下 ,热处理时间 (超过 8h)越长 ,力学性能越差。而在相同的热处理时间 (8h)内 ,热处理温度在 10 0℃ 。

一种双寡头垄断Cournot-Puu模型的混沌控制研究

基于非线性动力学的基本原理,研究了经济系统中的双寡头垄断Cournot-Puu模型及其混沌控制方法.Cournot-Puu模型具有双曲线形需求函数和彼此不同的不变边际成本,离散化的差分系统显示出其复杂的非线性、分岔和混沌行为.在此基础上,结合Cournot-Puu模型的基本特征,应用延迟反馈控制方法以及自适应控制方法对该系统的混沌行为进行了研究.在结合实际经济意义的条件下,对该模型的输出进行调整并实现混沌控制.

3-PUU微动并联机构的尺寸型模型及性能图谱

为设计 3 PUU微动并联机构 ,使其获得良好的运动性能 ,提出用杆件无量纲参数建立机构尺寸型模型 ,该模型在有限区间内给出了 3 PUU微动机构所有可能的尺寸组合 ,模型空间中的任意一点代表具有相同或相似运动性能的同一族机构 ;定义反映微动机构运动性能的工作空间体积值、工作空间形状值及条件数 3种性能指标 ,在尺寸型模型中绘制一系列性能图谱 ,通过计算机仿真验证性能图谱的正确性 ,依据图谱提供优化设计机构的方法。

新型3-PUU并联机构的运动学和动力学分析及建模仿真

介绍了一种新型3-PUU并联机构,对其运动学方程进行分析,根据机构特征推导出转动支链和动平台的速度公式;采用Lagrange方程建立机构的动力学模型;分别在机构的3个移动支链上施加运动,通过计算机模拟,得到动平台的运动轨迹、受力、速度和加速度随时间变化的关系。

不同种类催化剂对RIMPUU微相分离结构及性能的影响

借助ＤＳＣ、ＴＥＭ、ＤＭＡ以及拉伸实验等现代测试手段，研究了不同种类催化剂对ＲＩＭＰＵＵ制品微相分离结构及性能的影响。实验结果表明，ＤＢＴＤＬ、ＴＤ及ＵＬ－２９３种催化剂所催化的ＲＩＭＰＵＵ体系的微相分离程度有ＴＤ催化体系＞ＵＬ－２９催化体系＞ＤＢＴＤＬ催化体系的趋势，并且ＤＢＴＤＬ的催化效果最佳。可以说，ＤＢＴＤＬ是ＲＩＭＰＵＵ反应体系最理想的催化剂。

基于包装生产线的3-PUU并联机器人的动力学研究

目的为了提高机器人在包装生产线上抓取、码放包装物品时的控制精度和稳定性,需要准确地了解机器人的动力学特性,对3-PUU并联机器人的动力学特性进行研究。方法以现在常用的3-PUU型并联机器人为研究对象,介绍了其基本结构,运用达朗贝尔法对其动力学进行数学建模分析计算,然后建立机器人实体模型,导入Adams软件中进行仿真计算,并与在Matlab中编程计算得到的结果相比较。结果得到了机器人的动力学方程,仿真得到机器人驱动滑块的位移、速度、加速度曲线,与Matlab编程计算得到的结果相吻合,且曲线平滑连续,无突变。结论验证了数学模型的正确性,可以为机器人的电机选型及精确控制等提供理论基础。

基于2-PRU/PUU并联机构的伴随运动与工作空间分析

针对一种新型2-PRU/PUU并联机构的伴随运动及工作空间进行了分析。根据螺旋理论对机构的自由度进行分析;通过修正的Grübler-Kutzbach公式判断了其结果的正确性;通过创建2-PRU/PUU并联机构的运动学数学模型,推导了伴随运动与动平台位姿之间的数学关系,在此基础上,利用三维空间坐标矢量法计算了该机构的位置反解;采用极限边界搜索法在Matlab软件中运算求解出工作空间,并利用Adams软件对2-PRU/PUU并联机构进行了动平台质心运动参数的仿真计算。研究为该机构的尺度综合、误差分析以及为今后实际工程应用提供了理论与数据支撑。

两种3-PUU微操作机构的运动性能比较

为选择微操作机构的构型,分析、比较了2种具有不同导路的3-PUU平动并联微操作机构(垂直导路和汇交导路)的运动性能,对这2种机构进行了逆运动学分析,推导出相应的常值逆雅可比,并以此为基础对相同尺寸参数条件下2种机构工作空间的大小及操作灵活性的优劣进行了对比分析.结果显示,垂直导路的3-PUU微操作机构具有更大的工作空间,而2种机构的灵活性相同,所以垂直导路型3-PUU微操作机构的运动性能比汇交导路型更加理想.

3-PUU并联机构的多目标可靠性优化设计

以提高并联机构多目标优化设计结果的可靠性为目的。首先根据性能评价指标构建3-PUU并联机构多目标优化设计模型,利用试验设计(DOE)和多目标优化算法(NSGA-Ⅱ)进行确定性多目标优化设计。然后分析量化3-PUU并联机构在设计制造中所涉及到的随机不确定性因素,利用6 Sigma设计(DFSS)方法进行6 Sigma可靠性分析以及考虑随机不确定性因素的6Sigma优化,建立一种有效的考虑不确定性的3-PUU并联机构多目标可靠性优化方法。研究结果表明,考虑不确定因素的多目标优化设计方法得到的优化结果可靠度更高,更加符合实际工程需求。

基于触摸屏和Clipper卡的4-PUS/PUU并联机构控制系统研究

介绍了一种基于触摸屏和Clipper卡的全闭环多轴运动控制系统,以4-PUS/PUU并联机构作为设计和调试对象,主要论述了控制系统的设计思路、硬件和软件组成。

基于三平移并联机构的三维减振平台建模与仿真

为实现多自由度减振,构建了以3-PUU并联机构为主体结构的三平移减振平台;分析了3-PUU并联机构运动特性,推导了杆件及动平台质心的速度表达式。采用Lagrange方程建立了系统动力学方程,根据一般粘性阻尼系统的模态分析法,推导了求解固有振型的公式;分别在X、Z方向上施加一定的瞬时冲击力,观察动平台的运动情况,并采用ADAMS软件验证系统的固有频率。结果表明,该减振系统的加速度在2s内迅速归零,具有明显的减振效果。

化学交联网络对聚氨酯脲弹性体的形态及性能的影响

研究了化学交联网络对聚氨酯（ＰＵＵ）弹性体的形态、力学性能及热性能的影响。ＦＴ－ＩＲ的数据表明，不同交联网络的ＰＵＵ弹性体具有不同的形态，随着交联密度的增加，弹性体的微相混合程度增加。ＤＳＣ的结果揭示了软段区内由于化学交联键的存在，使得软段的玻璃化转变温度（Ｔｇ）显著增加。力学性能的结果表明，交联密度越高，弹性体的３００％定伸模量逐渐增加，断裂伸长率逐渐减小。当软段区内的化学交联网络较完善时，弹性体的力学性能（拉伸强度和撕裂强度）达到最高。随着温度的升高，交联ＰＵＵ弹性体的回弹性上升的幅度及硬度下降的幅度均大于线性ＰＵＵ。

温度对交联聚氨酯脲弹性体结构与性能的影响

采用“原位”变温 FTIR研究了温度对交联聚氨酯脲结构的影响。结果表明 :随着温度的升高 ,氢键化的 NH振动的谱带面积逐渐变小、游离的 NH振动的谱带面积逐渐增加 ;氢键化的 NH基团的振动吸收位置由低波数逐渐移向高波数 ,游离的 NH振动的吸收位置保持不变 ;所有羰基的振动吸收位置均向高波数移动 ;酰胺 谱带及萃环中的大 π键的变形振动则移向低波数。聚氨酯脲弹性体的力学性能决定于其软段区的形态结构。

新型芳香二胺扩链剂DMTDA的“原位”扩链反应动力学研究

采用傅立叶变换红外光谱仪 (FTIR)法“原位”跟踪了二胺扩链剂 2 ,4 / 2 ,6 二氨基 3,5 二甲硫基甲苯 (DMTDA)与异氰酸酯扩链反应的过程。实验结果表明 ,本体聚合反应中 ,在反应初期低转化率时 ,反应规律表现为良好的二级动力学关系 ,给出了反应初期的动力学常数。反应后期高转化率时 ,反应速率常数受温度影响较大。当温度较低时 ,反应受扩散控制影响 ,NCO和NH2 反应的二级反应动力学速率常数逐渐变小 ;温度较高时 ,反应速率常数变大 ;DMTDA的本体聚合反应时活化能Ea 为 2 6 .3kJ/mol。 10 0℃下DMTDA的反应初期的速率常数为 3.7× 10 - 3kg/mol·s ,其活性是MOCA的 3.7倍。

FTIR研究交联聚氨酯脲弹性体的结构对动态性能的影响

用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)研究交换PUU的结构指出,化学交联键的存在使得氢键化的NH吸收位置向高波数方向移动,同时羰基区内完全有序的氢键化脲羰基(1642cm-1)吸收较弱,完全有序的氨酯羰基(1693cm-1)吸收谱带观察不到.随着温度的升高,氢键化的NH吸收强度逐渐减弱,谱带吸收位置向高波数方向移动.FTIR结果揭示了交联PUU弹性体内部微相混合程度较线性PUU的高,交联PUU弹性体的回弹性在同温度下小于线性PUU的回弹性,随温度的升高,交联PUU弹性体极性键间的氢键化作用较易破坏,分子的柔顺性增加较快,交联PUU的回弹性增加幅度较大.交联密度越大,回弹性越小,压缩生热越大.硬段含量越高,材料的生热现象越严重.扩链剂的用量增加,对交联PUU的回弹性和压缩生热影响不大,但它显著地改善了PUU的疲劳性能.

富羟基蒙脱土/聚氨酯脲纳米复合材料的结构与性能研究

研究富羟基蒙脱土(HOMMT)/聚氨酯脲(PUU)纳米复合材料的结构与性能。结果表明:当HOMMT质量分数为0.02时,HOMMT在PUU基体中分散均匀,形成了以剥离型为主、插层型为辅的复合型结构,复合材料的剥离效果较好,物理性能和热稳定性最佳。

聚碳酸酯型聚氨酯脲弹性体的合成与表征

以聚碳酸酯二醇(PCDL),六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为预聚原料,3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯甲烷(MOCA)为扩链剂,两步法合成了一系列不同硬段含量的聚氨酯脲(PUU)弹性体。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、强力拉伸仪等测试手段对其结构特征和材料的力学性能以及耐水性能进行了研究。结果表明,随着硬段含量的增加,材料的拉伸强度先增大后减小最后又增大,而断裂伸长率和吸水率呈现相反的趋势,并以硬段含量47%为分界点。

有机锡对聚氨酯脲弹性体固化过程的形态及力学性能的影响

采用“原位”傅里叶变换红外技术 ,研究了半预聚物法聚氨酯脲 (PUU)本体聚合反应过程中的形态变化。通过对羰基区振动谱带变化的定量研究。详细讨论了催化剂二月桂酸二丁基锡在聚合反应过程中 ,对聚氨酯酯脲形态结构及力学性能的影响。结果表明 :随着有机锡浓度的增大 ,硬段区氢键化脲键的有序性降低 ,当 NCO/ OH反应的速率常数和 NCO/ NH2 反应的速率常数相近时 ,材料的力学性能较好。