一种新型并联机构振动筛的动力学研究

设计了一种基于并联机构的空间多维振动筛,其主体机构是一种有两转动两平移四个自由度的并联机构.该振动筛具有结构刚度大、承载能力强、惯性小、透筛效率高以及实现物料分层筛分等优点.根据振动筛筛面的运动轨迹要求,本文运用单开链单元综合法,由并联机构的运动输出特征矩阵及拓扑结构,完成了并联机构的型式设计,并采用拉格朗日方法和运动影响系数方法对该并联机构的动力学进行了分析.     

4-UPS-RPS空间5自由度并联机构运动学分析

提出了能实现三维转动和二维移动的4-UPS-RPS空间5自由度并联机构,并对该机构进行了运动学分析。4-UPS-RPS并联机构包含5条分支,其中4条分支为U-P-S（虎克铰-移动副-球副）型结构,1条分支为R-P-S(转动副-移动副-球铰)型结构。建立了该机构的位置反解数学模型,推导出了该机构的速度雅可比矩阵和加速度分析表达式,求解了该机构的位置反解、速度和加速度,并采用ADAMS软件对机构的运动学进行模拟仿真,仿真结果表明理论分析结果完全正确,为该并联机构的实际应用奠定了理论依据。     

无耦合3自由度并联机构的设计与分析

提出了一种无耦合二移动一转动3自由度空间并联机构,分析了其位置和速度的正、逆解析解,讨论了机构的灵巧性.该机构的雅可比矩阵为3×3阶对角阵,在所允许的整个工作空间内不存在奇异位形.通过将机构第3条支路的主动P副用2个轴线平行的转动副替换,得到一种2T1R型并联机构.该机构的雅可比矩阵为3×3阶单位阵,且其行列式的值恒等于1,因此机构在整个工作空间内表现为无奇异完全各向同性.因而所提出机构具有良好的运动学性能.     

3自由度混联振动筛设计

基于并联机构的组成原理,设计了可用于颗粒物料分级的3自由度混联振动筛。振动筛主要由筛箱、振动电动机、电动机固定座、弹簧、倾角调节装置、支撑架、纵向振动链、横向振动链和底座组成。所设计的3自由度混联振动筛将筛箱的支撑和激振动功能分离,筛箱的支撑采用悬挂支撑方式;以全解耦型混联机构2PRRR—P(2R)为主体激振机构,能实现筛箱沿X、Y、Z 3个方向的振动。试验结果表明,该振动筛X、Y、Z向3个自由度的振动对分散性能平均提高了33.23%,而透筛性能平均提高了73.55%,对不同筛分物料的适应性强。     

4自由度冗余驱动并联机构运动学和工作空间分析

提出了能实现二维转动和二维移动的空间4-UPS-RPU4自由度冗余驱动并联机构,并对该机构进行了运动学和工作空间分析。4-UPS-RPU并联机构包含5条驱动分支,其中4条分支为UPS(虎克铰-移动副-球副)结构,1条分支为RPU(转动副-移动副-虎克铰)结构。建立了该机构的位置反解数学模型,推导出了该机构的速度雅可比矩阵和加速度分析表达式,求解了机构的位置反解、速度和加速度,并在此基础上分析该机构的工作空间。研究结果为4-UPS-RPU冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

冗余并联机构运动学性能分析与优化

研究了一种4自由度—虎克铰—移动副—球铰/转动副—移动副—虎克铰冗余并联机构的运动学性能评价指标和优化设计,建立了该并联机构的雅可比矩阵,得到了该机构的3个不同的运动学性能评价指标,即条件数、最小奇异值和可操作性,在此基础上,定义了评价不同位形下运动学综合性能的全局灵巧度系数指标,并分别研究了不同性能评价指标在并联机构工作空间内的分布规律。最后,基于全局灵巧度指标,利用遗传算法对冗余驱动并联机构的结构参数进行了优化设计。为该冗余并联机构的结构设计奠定了理论基础。     

面向狭长空间的三自由度并联机器人设计与建模

并联机器人因具有刚度大、结构稳定、承载能力大和运动负荷小等优点,在农业和工业等领域得到了广泛的应用。现有大部分并联机器人因支链呈空间对称分布,难以进入狭长空间工作。因此,针对狭长的工作环境,提出了一种新型三自由度并联结构,该机构整体沿一条直线导轨方向布置,减少了垂直于导轨方向的宽度,使之易于放入狭窄的空间内,同时能拥有较大工作空间,并实现3个自由度上的平动运动。通过G-K公式计算机构自由度;验证了该并联机器人设计的合理性;对平台进行了运动学和动力学分析;并根据遗传算法分析其奇异性;通过解析法对机构工作空间进行了分析。研究成果为三自由度并联机器人进入狭长空间工作提供了新的思路与构型。     

基于1T-2R并联机构的多维振动筛设计与研究

通过对两种一平移两转动的并联机构进行结构组成和结构特性分析,优选出其中一种作为多雏振动筛的主体机构,利用ADAMS软件建立主机构的虚拟样机,完成虚拟样机的运动仿真。以并联机构作为振动筛的主体机构,由于筛面可实现空间多维运动,突破了目前大多数振动筛面只做平面往复运动的局限,使筛分效率进一步提高。     

基于1T-2R并联机构的多维振动筛设计与研究

通过对两种一平移两转动的并联机构进行结构组成和结构特性分析,优选出其中一种作为多雏振动筛的主体机构,利用ADAMS软件建立主机构的虚拟样机,完成虚拟样机的运动仿真。以并联机构作为振动筛的主体机构,由于筛面可实现空间多维运动,突破了目前大多数振动筛面只做平面往复运动的局限,使筛分效率进一步提高。     

基于支链驱动理论的解耦球面转动并联机构型综合

针对解耦并联机构与串联机构的运动学相似性,提出一种解耦球面转动并联机构的支链驱动理论,将解耦并联机构分为基本运动支链和驱动支链.在此基础上,推导得到球面转动并联机构运动解耦的拓扑条件,并利用该条件综合得到多种结构新颖的球面转动并联机构.经运动学分析表明:此类机构具有3个独立的转动自由度,且每个自由度仅由单个驱动器控制,实现了球面转动并联机构的运动解耦.     

三维并联振动筛设计与实验

提出用并联机构驱动产生的筛面多维运动实现非平面筛面多维透筛性的设计思想,以改善透筛环境、提高筛分效果。设计了一种基于单自由度两回路空间机构的并联振动筛,给出了主机构的拓扑结构分析、运动分析及基于筛面轨迹仿真的尺度优化结果;阐述了非平面筛面的设计及其多维透筛性原理;实验比较了并联振动筛与传统直线振动筛在常规平面筛面、非平面波浪筛面、非平面凹坑型筛面上的筛分性能,证明并联振动筛与非平面凹坑型筛面组合的筛分效率高达98%,透筛率高达7.4%,而直线筛与平面筛组合的筛分率仅为84%,透筛率为5%,从而揭示了新型并联振动筛的高效筛分机理与特性。     

多足仿生移动机器人并联机构运动学研究

以一种具有变形关节的多运动模式仿生移动机器人为研究对象,利用坐标变换法构建了并联机构的运动学模型;利用各分支末端之间的几何关系,求解了并联机构的运动学正解,并进行了仿真验证,仿真结果表明该机器人运动学模型构建正确、运动学正解求解正确;利用几何建模和数值求解方法对并联机构的运动学逆解存在性进行了求解验证与分析证明。     

一种3（Ra)PS变胞并联机构构型与运动学分析

研究一种基于变胞铰链Ra (Reconfigurable axis)的新型3(Ra)PS变胞并联机构的可重构特性和统一运动学分析方法.根据约束螺旋系统表明,在一个构态下,(Ra) PS支链对平台没有约束,而在另一个构态下,通过改变可重构铰链Ra铰内轴线的位置,可以提供一个约束力.支链的两个构态使3(Ra) PS变胞并联...     

具有2T1R与2R1T运动模式3自由度并联机构型综合

使用位移流形理论综合了具有2T1R与2R1T两种运动模式的并联机构。选取一种具有此类运动模式变换的机构,分析了其自由度变换时的位形特征,使用螺旋理论分析了其在不同运动模式下的自由度特征,分析了支链驱动副选取的可行性。结果表明,该并联机构具有2T1R与2R1T两种运动模式。在两种运动模式的一般位形下,使用3个驱动副可以实现对机构的控制;在两种运动模式的变换位形下,支链2连接动平台和定平台的2个转轴共线,机构自由度为4。在支链1中增加辅助驱动副,此驱动副只在机构运动模式变换时工作,可以实现并联机构在2T1R与2R1T两种运动模式之间变换。     

五自由度混联机构圆弧插补算法研究

提出了一种由两自由度并联机构和三自由度串联机构构成的五自由度混联机构-2SPU+U+RRR。建立了该混联机构的三维模型并搭建了试验样机,通过分析将其等效为U+RRR串联机构。对等效后的U+RRR串联机构进行运动学正反解分析,并验证了正反解求解的正确性,同时对两自由度并联机构进行了运动学反解计算,为机构控制奠定了理论基础。针对传统空间圆弧插补算法计算的复杂性,提出了一种基于等弧度数据采样的新型空间圆弧插补算法,简化了插补算法的计算量。通过Matlab仿真和样机实验,验证了上述插补算法的正确性。     

2-UPR-PRU并联机构静刚度模型建立与性能分析

针对2-UPR-PRU两转一移三自由度并联机构,采用螺旋理论和应变能方法对其进行系统的静刚度模型建立与性能分析。基于闭环矢量法建立2-UPR-PRU并联机构的运动学逆解模型。考虑分支杆件的柔性,采用螺旋理论和应变能方法推导2-UPR-PRU并联机构各分支的刚度矩阵,结合变形协调方程构建2-UPR-PRU并联机构的整体刚度矩阵,得到外载作用下机构在不同位型的变形情况和整体柔度矩阵,并通过ANSYS软件进行数值仿真验证。基于静刚度模型分析2-UPR-PRU并联机构的虚功刚度指标,获得2-UPR-PRU并联机构在不同外载和操作高度情况下的静刚度性能分布图谱。研究结果对于设计样机、提高机构的控制精度方面有重要的参考价值。     

6-3-3并联机构逆动力学分析与仿真

建立了6自由度6-3-3并联机构逆运动学模型,基于刚体动力学牛顿-欧拉法推导出了该机构逆动力学方程组,并用矩阵QR分解方法求解了该动力学方程组,给出了逆动力学仿真程序开发思路并通过Matlab软件加以实现,通过空载和有载荷作用条件下的算例仿真和分析比较,验证了该动力学模型的正确性.