1/4球面开口屋盖风荷载体型系数的数值模拟分析

基于计算流体力学(CFD)理论,采用雷诺时均法,利用FLUENT软件对1/4球面开口屋盖进行数值风洞模拟。计算得出屋盖表面的风压分布,进而得出不同风向作用下结构的风荷载体型系数,以供工程设计参考。计算结果表明,利用数值风洞模拟建筑物表面风荷载体型系数是可靠的。

含间隙球面4R机构运动区间可靠性分析

为分析转动副间隙对球面4R机构运动精度的影响,提出一种球面机构输出角位移误差区间可靠性分析方法。分析转动副间隙对球面4R机构实际位姿的影响,基于D-H参数,将机构参数的1阶微分表示为运动副间隙造成的误差,使用环路增量法建立机构角位移输出精度分析模型。针对球面4R机构单周期运动,阐述了机构运动区间可靠性与机构角位移输出误差的数学关系;结合极值法建立球面4R机构区间可靠性分析模型,计算得到了球面4R机构运动区间可靠度;蒙特卡洛仿真结果作为评价可靠度计算的标准值,最后结合球面4R机构可靠性分析实例验证了所提分析方法的有效性。

空间RSSR机构向球面4R机构的转化

根据空间RSSR机构建立机构运动的数学模型,推导出空间RSSR机构的位移方程。同时分析空间RSSR机构转化为球面4R机构的必要条件,并从理论上证明通过对机构设计参数的特殊选取,空间RSSR机构可以转化为轴线相交一点的球面4R机构,然后推导出空间RSSR机构为主动曲柄件时,空间RSSR机构转化为4R机构的各个设计参数应满足的条件,为实际工程应用提供理论依据。根据空间RSSR机构转化为球面4R机构的方法,通过理论计算和试验仿真分析,设计出适应高速剑杆织机的空间引纬机构。以高速剑杆织机的空间引纬机构设计为实例,对以空间4R机构代替空间RSSR机构的设计方法进行验证,验证结果显示,该方法设计的球面4R机构能够满足空间RSSR机构的运动规律要求,并具有更好的运动性能以及可加工性与可装配性。从结构、工艺、维护以及运动学与动力学性能等方面比较空间RSSR机构和球面4R机构的性能与特点,结果显示了使用球面4R机构代替空间RSSR机构的优越性,并为将来空间复杂驱动机构的设计提供了参考。

基于GS法球面4杆机构5精确点轨迹综合

提出了球面4杆机构5精确点轨迹综合代数消元方法.基于球面空间转移矩阵建立了该问题的设计方程,使用Groebner基和Sylvester结式(GS法)相结合的代数方法进行求解,最终获得一元高次方程及其全部封闭解析解.通过数值实例,并使用Solidworks软件对计算结果进行仿真,结果表明该方法的正确性.该方法为进一步采用代数法对其他类型球面机构轨迹综合问题的研究提供了参考.

空间4R球面机构作为转动副的3RPS并联机构运动学分析

目的设计一种新型3RsPS并联机构,使得机构可以输出3个转动自由度与3个移动自由度耦合的运动。方法根据机构的几何关系,在4R空间机构连杆运动学分析的基础上,建立该机构的运动学方程,使用消元法对其运动学正、逆解进行了求解。使用空间4R机构替换3RPS并联机构的转动副,使得该机构在初始位形下的结构,与3RPS并联机构等效。结果使用Matlab计算得到了运动学方程消元后方程的最高次数,从而得到了运动学正解最多的个数。该机构具有3个自由度,3个移动输出和3个转动输出耦合,机构的运动学正解最多有16个,这与3RPS最多拥有的正解数目一致。结论得到了一种新型的3RsPS机构,该机构的特征为RS副的转动轴线是在空间变化的,该机构的输出为三维移动伴随三维转动,具有此类运动模式的并联机构在不规则形状的产品分拣筛选时,具有一定应用前景。

球面4R机构运动特性研究及其应用探索

为了运用球面4R机构满足周期性往复运动的需求,以GTM剑杆织机中球面4R引纬机构为研究对象,建立了机构的结构参数和输出运动参数之间的函数关系,利用数学方法得出了机构运动函数的特性,分析了各结构参数对运动曲线形态的影响。通过组合相关的结构参数,获得了不同形态的运动曲线,实现了机构的变异,扩展应用到引纬机构的扩幅设计和开口机构的创新设计中。研究结果表明,通过合理组合球面4R机构中的两个结构参数可以实现多种应用。

球面4R机构近似轨迹综合的社会认知优化算法

应用坐标变换原理,推导出球面4R机构连杆点轨迹参数方程。在此基础上,以轨迹误差平方和最小为目标函数,以曲柄存在、杆长协调和传动角限制等为约束条件,建立机构不带预定时标近似轨迹综合的约束优化模型。结合自适应罚函数法,应用社会认知优化(Social Cognitive Optimi⁃zation,SCO)算法求解该问题。为提高SCO算法的收敛精度和速度,以差分进化(Differential Evolu⁃tion,DE)操作为邻域搜索算子,设计一种加速社会认知优化(Accelerating Social Cognitive Optimiza⁃tion,ASCO)算法。给出机构综合实例,轨迹分析结果表明,所建立的模型和提出的ASCO算法可行有效。比较了基本SCO、DE和ASCO算法求解该机构综合实例的优化性能,数值实验显示,ASCO算法的收敛速度、收敛精度和稳健性等性能指标优于基本SCO和DE算法。

具有多模式球面4R机构结构参数研究

基于代数几何理论,结合双变量代数方程可因式分解的判定条件,对球面4R机构运动学方程进行研究,提出一种确定具有多模式球面4R机构结构参数的分析方法。可得5类具有约束奇异位形的球面4R机构,其中多模式球面4R机构可分为4类:具有定轴线和变轴线2种转动运动模式,具有2种变轴线转动运动模式,具有1种变轴线和2种定轴线3种转动运动模式,具有4种定轴线转动运动模式,总共4大类多模式机构。对球面4R机构连杆在约束奇异位形下的瞬时转动轴线进行计算,可得球面4R机构处于约束奇异位形时,其连杆的瞬时转动轴线均不重合,瞬时转动轴线均为2条。具有约束奇异位形且只具有一种运动模式的球面4R机构处于约束奇异位形时,虽然其运动可能产生分岔,但其运动模式不一定发生改变。运动分岔机构与多模式机构不能等同。使用该方法对球面4R机构的运动模式进行分析,研究多模式单环单自由度机构结构参数对其运动模式的影响,对拓展多模式机构构型具有一定的理论价值。

球面4R机构四位置综合的类型图方法

球面4R机构的四位置综合,由于计算量大,求解质量难以预先把握和控制,且具有实质上的盲目性,妨碍了球面4R机构在工程技术领域中的推广和应用。在对美国加州大学欧文分校所提出的类型图方法进行剖析的基础上,利用球面Burmester理论的相关原理,基于MATLAB平台,提出了类型图及其缺陷甄别的一种几何实现方法,将Burmester曲线综合出的全部球面4R机构进行属性分类,使得设计者可以在众多可行的机构综合方案中迅速定位到满足工程需要的机构,很大程度上解决了球面4R机构四位置综合中的复杂性和盲目性难题。通过算例证实了该方法的有效性和实用性。

球面4R机构的输入输出方程研究

使用四元数对球面四杆机构进行数学建模,得到4个数学方程式,经过推导,可以消去中间角位移变量θ2和θ3,得到只含有角位移变量θ1和θ4的输入输出方程。求出θ1或者θ4后,可以很方便地求出θ2和θ3,可完成球面四杆机构的位置分析。

球面4R引纬机构运动及载荷特性研究

针对剑杆织机引纬机构空间球面特殊的运动特征和载荷变化等问题,分别将空间机构运动的几何等同性和动静法的方法应用到该机构的运动函数和轴承载荷的推导中。对该球面机构中做空间运动的构件开展了输出运动特性和惯性载荷特性的分析,建立了输出转角、动能以及惯性力矩与输入转角之间的直接表达关系,通过将已建立的三维模型导入Adams软件,利用其中的机构分析功能对引纬机构进行了动态仿真,对比了由理论计算与仿真得到的曲线。研究结果表明,球面4R机构中的两个结构参数影响其空间构型及空间连杆的运动空间,是箱体设计的依据要素;空间连杆的载荷可以通过公式计算。

S^4(1)中具有两个相等的非零常数主曲率的完备超曲面

设 M 是连通的、可定向的、完备的3维 C~∞黎曼流形,C:M→S^4(1)是从 M 列4维单位球面 S^4(1)中的等距浸入.主曲率 h_1,h_2,h_3满足 h_1=h_2=R(常数).本文证明了:浸入或者是全脐的,或者是无脐点的;若浸入是全脐的.或无脐点且 h_3为常数,则 M 可完全确定:若 h_3不是常数,则 M 微分同胚于 E^4中环准超环面.