四自由度两模式并联机构结构综合与位置分析

为设计可实现一机多用的并联机构,提出了多模式并联机构的结构类型综合方法以及操作模式分析方法。首先利用方位特征集方法,综合得到一类(640种)具有运动分岔特性的4自由度并联机构;然后从中优选出一种机构进行操作模式分析,分析结果表明:机构处于分岔奇异点时动平台瞬时自由度为5,此时采用冗余驱动的方法可引导动平台通过分岔奇异点顺利到达三平移一转动或两平移两转动模式;最后推导了该并联机构处于上述2种操作模式时的位置正、逆解分析方程,得知位置逆解方程和三平移一转动模式时的位置正解方程均可解析求解。     

四自由度混联机器人运动学分析与仿真

根据串联机构和并联机构的特点,以两平移一转动并联机构为主体,设计了一种四自由度混联机器人,该机器人动平台自由度为三平移和一转动,同时,在并联机构动平台和虚拟固定平台间增加一辅助支链,该辅助支链具有独立的转动自由度。与具有同样运动特性的并联机构相比,该机器人的工作空间大,转动灵活。分析了该机器人的运动学特征,求出其位置正反解析解,利用运动影响系数对其速度和加速度进行了系统研究,并进行了动态仿真验证。     

一平移二转动并联稳定平台拓扑结构设计

基于方位特征集理论和单开链单元,研究了少自由度并联稳定平台拓扑结构设计方法。并以运动输出为一平移二转动并联稳定平台为例,阐述了少自由度并联稳定平台拓扑结构综合的详细步骤,对包含有一平移二转动输出的单开链支路进行了分析与研究,并选出符合条件的单开链进行排列组合,得到了多种符合条件的拓扑结构类型。设计人员可根据此方法得到支路结构和拓扑参数特征选择最优机型。     

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2 s内迅速归零,具有明显的减振效果.     

零耦合度部分运动解耦2T1R并联机构拓扑与性能研究

根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计、分析了一种零耦合度且部分运动解耦的三自由度非对称两平移一转动（2T1R）并联机构,包括：给出机构的拓扑设计过程,计算其自由度、耦合度κ等主要拓扑特性;其次,基于拓扑特征运动学建模方法,求出其符号式位置正反解,并通过正解进行工作空间计算;同时导出位置逆解方程,得到动平台雅可比矩阵,由此导出机构内各构件的速度、加速度以及奇异性;又运用基于虚功原理的序单开链法进行逆向动力学建模,得到该机构主动副的驱动力变化曲线,同时以子运动链（SKC）为单元,求解SKC连接处运动副的支反力,并通过ADAMS予以动力学仿真验证。最后,分析了该机构可用作不同高度输送带之间物料自动转运、卸料装置的潜在应用场景,并给出了其概念设计。本文为两支链大转角并联机构的高效运动学、动力学建模与分析,以及机构性能优化与样机研发提供了理论依据。     

六面体可展机构自由度与运动特性分析

针对一种空间多环耦合六面体可展机构自由度分析问题,提出了选取动平台、建立等效串联分支、构建等效并联机构,进而基于并联机构自由度分析理论得到六面体机构自由度的分析方法。首先,选取多个构件组成的运动链整体作为动平台,基于螺旋理论建立动平台的所有运动等效串联分支;然后,减少动平台所含构件数,重新建立等效串联分支;最终将原机构等效为动平台仅由1个构件组成的传统并联机构。这样逐渐降低了原六面体机构的耦合度,从而降低了其自由度分析的难度。建立了六面体可展机构的仿真模型,通过施加不同的驱动对六面体机构的运动规律进行了分析,并讨论了该机构的折叠性能。本研究为此六面体机构的力学特性分析奠定了基础,提出的自由度分析方法为其他多面体可展机构自由度分析提供了思路。     

五自由度混联机器人逆动力学分析

基于一种具有两转动一移动(2R1T)3自由度的并联机构2RPU/UPR构造了5自由度混联机器人,该5自由度混联机器人具有结构简单、运动学模型简单及模块化程度高的特点。为解决该5自由度混联机器人的动力学问题,首先推导出了并联机构各分支和并联机构动平台独立运动参数之间的3×3速度雅可比方阵;然后求得了并联机构各分支质心速度与动平台质心广义速度之间的速度映射矩阵,并建立了UPR分支和RPU分支的运动学模型,且基于虚功原理建立了并联机构2RPU/UPR的动力学模型;其次运用达朗贝尔原理对并联机构所串联的单自由度摆头进行受力分析,建立单自由度摆头和并联机构动平台之间的力学关系;最后运用Matlab和ADAMS仿真软件,对机器人的理论动力学模型进行了仿真验证,通过所得结果的对比分析验证了理论模型的正确性。     

基于支链自由度的并联机构结构综合

以先进制造装备中的机器人工作台为应用背景，研究具有3、4、5自由度的并联机构结构类型。以并联机构各支链的自由度数为基础，以运动副的自由度及运动副形式为依据，综合出具有3、4、5自由度的支链类型和运动输出矩阵形式。同时给出连接静、动平台铰链的几何结构，动平台运动输出类型。以并联机构的运动输出是各支链运动输出的交集为理论基础，提出并联机构的综合步骤，并以三平移—转动的4自由度并联机构为实例进行结构综合。通过ADAMS软件平台，对并联机构建模及仿真实验验证。     

三平移并联机构的综合

对并联机构进行综合,通过对三平移并联机构的设计,得出新型三平移机构3T-0R,并运用ADAMS软件分析其自由度,分析其运动特性,得到的曲线与最初设计一致,ADAMS软件对新机型进行运动学仿真验证了其正确性。     

三平移并联机构的综合

对并联机构进行综合,通过对三平移并联机构的设计,得出新型三平移机构3T-0R,并运用ADAMS软件分析其自由度,分析其运动特性,得到的曲线与最初设计一致,ADAMS软件对新机型进行运动学仿真验证了其正确性。     

六自由度并联机构组合弹簧阻尼减振装置

在减振装置中采用六自由度并联机构作为基体,在原动件处辅以可控弹簧阻尼系统,较好地解决了多自由度减振问题,克服了橡胶容易老化的特点。以航行中船舶仪器及乘客需隔振为例,分析其隔振要求。进行了位置反解分析与实例验证,并用ADAMS软件对此装置主体机构进行了运动学仿真分析、减振仿真分析,表明其减振效果明显。     

气动振动精密排种器试验研究及虚拟样机设计

通过对气动振动式精密排种器的分析,建立了试验模型,并进行试验;在简化振动模型的基础上,在Mat-lab中利用试验数据进行振动仿真,初选了系统振动刚度系数及阻尼系数等参数。将由Pro/E建立的排种器三维模型导入ADAMS中,建立了虚拟样机;针对虚拟样机仿真结果与试验数据的差异,在六自由度上对系统的刚度及阻尼进行了参数化设计,得到了不同方向上刚度、阻尼系数对系统振动位移的影响,并优选了虚拟样机的刚度和阻尼,使虚拟样机更加完善,为进一步利用虚拟样机进行工作参数的优选打下了重要基础。     

基于ADAMS的脉冲路面车辆行驶平顺性仿真研究

基于多体系统动力学理论,建立了某轿车整车多刚体虚拟样机。根据国家标准,在ADAMS中建立了脉冲路面虚拟试验场并进行了整车平顺性仿真分析。研究结果表明,由于采用了伸张行程阻尼力远大于压缩行程阻尼力的大阻尼减振器,使该车悬架系统具有较好的减振效果,在脉冲路面上该车行驶平顺性良好,车身质心最大振动加速度值不会影响乘员的健康。     

主被动闭环融合调姿隔振平台动力学建模与模态分析

以载体设备对稳定工作环境的需求为背景,提出一种多维调姿隔振平台新构型,以实现大幅度位姿扰动的补偿和中高频振动的隔离。机构由3个分支组成,每个分支包含1个由主动调姿、被动隔振单元组成的闭环子链。借助于旋量代数及影响系数理论建立机构的运动学模型,得到动平台、开链分支、电动缸分支对广义坐标的一、二阶影响系数。建立机构主被动分离形式的动力学模型,并以此为基础对其进行模态分析。通过脉冲激励对原理样机进行模态实验,实验结果表明,固有频率的实验测定值与理论计算值接近,验证了理论模型的正确性。响应特性的实验结果表明原理样机能够对低频段的位姿扰动进行补偿,结合中高频的被动隔振,原理样机具备了较宽频带的调姿隔振能力。     

多轴重型货车悬架系统改进天棚控制策略

为同时改善车辆的道路友好性和平顺性,达到缓解驾驶疲劳、延长道路使用寿命的目的,提出一种基于正交试验的多轴重型货车悬架系统改进天棚控制策略.依据车辆动力学原理和虚拟样机技术,采用ADAMS构建四轴重型货车-路面系统的高精度仿真模型,通过实车平顺性试验验证其正确性;选择合理匹配的空气悬架替换驱动轴平衡悬架,完成车辆道路友好性、平顺性的初步优化;基于ADAMS/Matlab联合仿真对四轴重型货车虚拟样机的悬架系统分别进行半主动、主动改进天棚控制,并以控制参数为变量设计正交试验,通过极差、方差分析确定使车辆道路友好性、平顺性综合最优的控制参数.仿真结果表明,主动、半主动改进天棚控制的货车道路友好性相当,前者的平顺性优于后者,而且该控制策略对路面等级的变化具有较强的鲁棒性.     

基于TRIZ理论与Adams优化设计木薯种茎切割机

基于TRIZ理论与Adams虚拟样机技术对木薯种茎切割机进行优化设计。优化方案采用多融合方法进行研究,使用TRIZ理论与Adams虚拟样机搭建虚拟优化平台对实物样机进行优化设计。使用Adams和因果链分析法查找问题中的主要矛盾,运用TRIZ理论发明创造性原理解决主要矛盾,获得最优设计方案。木薯切种机优化后工作稳定可靠,采用新的定位机构可将刀具在非切割方向的振动减小,其工作效率与可靠性较原来样机有较大提高。结果表明:基于TRIZ理论与Adams虚拟样机技术的联合优化设计方法在解决发明创造问题时具有可行性,大大降低了解决发明设计问题的成本和时间,有望成为未来解决样机优化问题的研究方法之一。     

基于Stewart平台的舰船运动模拟平台的轨迹研究

针对舰船运动模拟平台需要提供6个自由度的运动,提出设计一种舰船运动模拟平台并且将Stewart平台作为底座。为了模拟舰船在航行时波浪对其造成的影响,对上平台中心点处设定了相应的运动规律。首先建立Stewart平台的运动学模型进行运动学分析,然后编写Stewart平台运动学反解程序并在MATLAB中进行计算,综合运用SolidWorks、ADAMS两款软件搭建虚拟样机,将规划的上平台运动函数添加到ADAMS中虚拟样机中运行,验证该设计的可行性。利用在ADAMS中的控制模块,搭建PID控制系统,得到控制前后的平台相关部件的位移、速度情况。仿真结果表明,该舰船运动模拟平台设计正确,并且表明此PID控制可以对振动进行有效的抑制。     

温度效应下磁流变阻尼器动力学仿真建模与试验

为了精确预测磁流变阻尼器在温度效应下的动力学性能规律,提出一种参数化的仿真建模方法。采用磁流变液试验实测数据拟合方法,建立粘温特性相关非线性物理参数方程;基于Bingham力学模型及对温度效应的影响分析,运用ANSYS软件编译UDF程序、设置模型参数进行参数化仿真建模,以Fluent模块求解粘滞阻尼力,以Emag模块求解库伦阻尼力。搭建温度效应下磁流变阻尼器力学试验平台,并通过试验对仿真模型进行修正、对比与验证,讨论不同温度对阻尼力、能量耗散的变化规律。结果表明,温度效应主要影响粘滞阻尼力,仿真结果与试验实测值高度吻合;不同温度和电流下阻尼器的能量耗散与温度成反比,与库伦阻尼力成正比。仿真建模方法可预测分析输出阻尼力特征,以对磁流变阻尼器进行结构设计和参数优化。     

基于分层控制的大功率拖拉机前桥悬架减振系统研究

大功率轮式拖拉机质量大、车身重心高,在高速运输作业时受路面不平度影响,易产生剧烈的颠簸振动,直接影响拖拉机操纵稳定性和行驶平顺性,甚至危及行驶安全。基于此,综合考虑大功率轮式拖拉机车身振动加速度与悬架动挠度的变化及悬架系统充放油过程中的非线性控制等问题,提出了适用于大功率轮式拖拉机前桥悬架减振系统的设计与控制方案。首先,设计了前桥悬架减振系统,建立了带前桥悬架的1/4拖拉机振动模型;其次,在充分考虑前桥悬架控制系统特点的基础上,建立了基于参考天棚-地棚模型的分层控制算法,构建了Matlab/Simulink仿真模型,并与常规PID算法对比分析,结果表明分层算法的控制性能优于常规PID控制;最后,搭建了前桥悬架系统硬件在环仿真平台和室内试验平台,开展了悬架减振控制策略和控制效果的试验验证。试验结果表明,基于参考天棚-地棚模型的分层控制算法能快速调整控制参数,所设计悬架系统的车身振动加速度均方根降低至2.36 m/s²左右,较被动悬架下降55.8%,同时悬架动挠度的均方根被限定在较小范围内,明显优于被动悬架系统,满足大功率轮式拖拉机前桥悬架的减振需求,且试验结果与仿真...