运动分岔并联机构运动学性能分析

提出一种具有运动分岔特性的并联机构,利用螺旋理论分析了其自由度和运动分岔特性,结果表明当机构处于运动分岔点时,动平台拥有5个自由度,通过驱使不同驱动副,机构可以演变成具有不同运动分岔特性的构型,包括三移动一转动,两移动两转动。为实现两种构型合理切换,采用刚化驱动的方法,选取合理的驱动副。分析并联机构在不同构型下的运动学正反解,得出在两种构型下运动反解方程与正解方程的解析解,机构具有较好的运动解耦性,利用ADAMS验证了运动正反解的正确性。通过雅可比矩阵分析了机构的奇异位形,结果表明在合理的工作范围下两种运动模式均没有奇异位形。绘制了机构的工作空间。基于运动/力传递性能方法分析了机构性能指标,得到了工作空间内的性能分布图,结果显示两种构型都具有较好的运动/力传递特性,优质工作空间大。     

3-RRR平面并联机构的参数优化与空间求解

文章以3-RRR平面并联机构为研究对象,采用几何方法对其逆运动学进行求解。在运动学基础上,以运动空间大小为标准,利用轴向搜索法探究该机构的结构参数对机构运动范围的影响,进而选取合适的结构参数,得到尽可能大的工作空间,最终通过三维搜索法得到机构的工作空间。     

一种运动部分解耦的2R2T并联机构运动学与性能分析

提出了一种新型四分支并联机构。采用李群理论对机构进行了自由度分析,该机构能输出两转动两移动运动,可由与机架相邻的移动副驱动。研究了机构的位置模型,推导得到了位置反解和正解的表达式,分析了机构的运动部分解耦特性。求解了机构的雅可比矩阵,基于雅可比矩阵行列式讨论了其奇异位形。绘制了机构的工作空间及内部奇异分布,机构的奇异分布在工作空间边缘,具有很大的转动能力。机构在中间位置两个方向的转角范围分别可达-44°～60°和-35°～52°。对机构进行了运动/力传递性能分析,得到了工作空间内的性能分布情况,以全域传递指标为目标对机构进行了尺度优化。     

6R拇指关节康复机器人工作空间仿真与分析

本文以剖析人手解剖学为理论依据,设计了一种新型6R串联拇指关节康复机器人机构。该机构按照正常人体拇指的基本尺寸范围,对拇指康复机构进行了数学建模。然后通过Matlab软件中的机器人工具箱模块——Robotics Toolbox建立仿真模型并验证参数正确性,最后运用蒙特卡洛法快速求出其工作空间。从而能够为拇指康复机器人机构的运动性能分析和轨迹规划等提供理论依据。     

基于给定工作空间的球面变胞仿生关节机构优化设计

研究一种由静平台、动平台、3个环形支链和1个中间变胞支链组成的新型球面变胞仿生关节机构,该机构具有2个构态,即构态1(正常构态)和构态2(变胞构态)。通过中间支链的结构变换,可以实现构态切换。首先运用矢量代数法,建立机构运动学逆解模型,得到其速度映射模型和雅可比矩阵。其次,在逆解模型的基础上,研究机构工作空间与机构尺寸关系,根据分布规律对工作空间大小进行优化,确定预设工作空间。最后,根据承载力和刚度性能评价指标对给定工作空间下的机构进行尺寸优化设计,分别给出每种性能指标较好的尺寸范围,综合两种指标,得到机构最佳设计尺寸。     

4-SPRR-SPR并联机构运动性能评价与尺寸优化

以一种空间五自由度4-SPRR-SPR并联机构为研究对象,结合实际应用工况对其进行运动性能评价与尺寸优化。建立并联机构的运动性能评价指标——运动/力传递性能,基于螺旋理论求解机构的输入螺旋、输出螺旋和传递力螺旋,并将其从局部坐标系进行坐标统一,通过增广矩阵法,得到机构的单位输出运动螺旋。将该并联机构作为搅拌摩擦焊机器人的主进给机构,并以焊接汽车铝合金轮毂为例,以优质工作空间(GTW)、全域传递指标(GTI)作为优化目标,基于遗传算法求解并联机构的尺寸最优值,绘制LTI性能图谱。研究结果表明,优化后的机构不仅其优质工作空间GTW明显增大,出现0.9的区域,而且全域传递指标GTI也得到相应的提高。     

柳树插条自动喂入装置取料机构优化设计与试验

针对我国柳树插条半自动扦插作业人工喂入劳动强度大和作业效率低的问题,提出一种实现有序出料、取料和送料功能的柳树插条自动喂入装置,并针对该装置进行取料机构的优化设计与相关试验研究。建立取料机构运动学模型和优化设计模型,应用自主开发的软件分析确定了取料机构参数的取值范围,进而利用Matlab软件的遗传算法工具箱实现取料机构的参数优化;完成取料机构结构设计,进行取料机构虚拟运动仿真验证;研制取料机构样机和柳树插条自动喂入装置试验台,开展取料机构高速摄像试验和柳树插条自动喂入试验,研究取料机构运动特性,检验自动喂入装置的工作性能。在自动喂入效率达到55株/min时,柳树插条喂入成功率约为83%,表明该装置具有应用于柳树插条自动扦插机的可行性。     

玉米籽粒型收割机液压系统结构和使用注意事项

正随着国家大力扶持农机产业和提高补贴力度,联合收割机早已飞入寻常百姓家。作为保证其正常工作的关键一环——液压系统,其工作性能的好坏、运转是否稳定直接影响到用户的经济效益。1液压系统的优点(1)与机械机构相比较,液压执行元件的响应速度快,可以较容易地做到高速启动、制动与反向运动,重量轻、体积小、运动惯性小、反应灵敏。(2)操纵控制方便,可实现大范围的无级变速,方便实现过载保护。     

空间3-PUS-UP并联机构运动灵巧性与刚度性能研究

以含中间支链的3自由度3-PUS-UP并联机构为研究对象,充分考虑驱动支链、串联约束支链及末端平台伴随运动的影响,利用封闭矢量法求解位置逆解,建立并联驱动部分的雅可比矩阵;采用D-H法建立中间UP串联约束支链的雅可比矩阵。结合驱动方程和约束方程的关系,构建了3-PUS-UP并联机构完整的雅可比矩阵,建立该机构的运动学模型,通过仿真验证了雅可比矩阵的正确性;引入运动灵巧性和机构刚度性能指标,并绘制运动灵巧性和机构刚度在工作空间中的分布图谱,研究机构的运动灵巧性和机构刚度在整个工作空间的分布情况,建立了该机构基于运动学灵巧性的最优工作区域。研究表明,该3-PUS-UP并联机构具有良好的运动灵巧性与刚度性能。     

5XS-600型往复式振动筛试验台的设计与仿真研究

制定了5XS-600振动筛试验台的整体设计方案,确定了各机构的结构参数及调整范围.对振动筛的运动机构进行了基于Simulink模型的动态仿真.仿真结果表明该机构运行平稳,没有出现冲击现象,符合实际使用的要求,填补了振动筛工作性能室内研究的空白,为振动筛试验台样机的制造奠定了理论基础.     

轮-腿复合移动机器人RUPU-RUPR球面并联腿机构动力学研究

提出了一种二自由度球面并联腿机构,并以该机构为基础,设计了一种结构简单且越障性能良好的轮-腿复合移动机器人。阐述了该机构的组成,采用解析几何法和闭环约束方程构建了RUPU-RUPR球面并联腿机构的位置逆解、工作空间、速度和加速度模型,并验证了其准确性。运用牛顿-欧拉法建立了RUPU-RUPR球面并联腿机构的动力学模型。在给定动平台的运动规律和外力后,通过动力学方程求解出RUPR驱动支链驱动力,RUPU驱动支链驱动力矩以及RUPR驱动支链约束力矩,并给出动力学模型仿真解。结果表明该机构具有良好的工作性能。     

人体下肢康复机构的研究与分析

本文以剖析人体下肢解剖学理论为依据,设计了一种基于混联机构原理的新型下肢髋、膝、踝关节运动矫正机构。该机构按照正常人体下肢基本尺寸范围,对下肢运动矫正机构的结构进行了数学建模并进行了运动学仿真分析,验证了该并联机构可以有效辅助运动功能障碍者恢复健康,并应用Pro/E强大的三维建模功能进行建模。该机构结构简单、工作空间较大、刚度大,适用于不同群体。     

机电一体荔枝采收机的设计与制造

以快捷、实用、高效地完成荔枝采摘为研究目的,设计了一种机电一体荔枝采收机。该装置可以综合荔枝收获过程中的夹持、采摘和传送操作,全程由电机操控,符合机电一体的理念。为了研究其具体性能,通过运动学和动力学分析,利用UG建模软件进行装置的三维模型建立,再通过MatLab和ADAMS仿真软件分析其运动性能。试验结果表明:装置工作稳定,性能可靠,提高了荔枝采收的工作效率。     

基于伪刚体因子的LEMs设计

伪刚体模型是柔性机构运动、动力学性能分析及综合的基础,梁和铰链的组合是基本的柔性片段,用柔性片段代替刚性构件设计柔性机构是刚体替代综合法的基本思路。传统伪刚体模型不考虑几何非线性影响和梁的变形,使伪刚体模型和设计的实际柔性机构存在较大误差,为了减小误差,建立了几何非线性影响下的修正伪刚体模型;为了确定伪刚体模型的可用条件,提出了伪刚体因子的概念,通过分析得出伪刚体因子在一定范围可以用柔性片段直接代替刚性构件,从而得到柔性机构。最后在该条件下基于蚁群连续空间优化算法给出了用于细胞工程的LEMs机构的优化实例,结果表明该伪刚体因子可应用于LEMs的设计。     

油茶施肥机具设计与试验研究

针对油茶施肥作业要求,建立了油茶施肥机构的三维模型,确定了施肥轴转速、刮板长度及绞龙螺距的设计范围。为确定不同因素对施肥性能的影响,基于离散元法构建施肥机具的几何模型,利用离散元软件EDEM对肥料颗粒的运动过程进行仿真分析,设计正交试验计算不同设计参数下的施肥量,开展施肥机具工作参数和结构参数对其性能影响的研究,结合均匀性分析得到最优设计参数。方差分析得到对施肥均匀性影响从大到小为施肥轴转速、刮板长度、绞龙螺距。开展油茶施肥机具实地施肥性能试验,结果表明:施肥性能仿真结果与样机试验结果基本吻合,当施肥轴转速为54r/min、刮板长度为80mm、绞龙螺距为100mm时,施肥量及肥料分布均匀性最优。     

Tripod并联机器人运动学分析与样机实验

对Tripod并联机器人进行了运动学分析,计算了机构自由度,采用矢量代数法和数值法求出了运动学位置逆解和位置正解。利用Jacobian矩阵的条件数对其进行了运动性能评价,分析了其可达工作空间。计算结果表明该机构具有优越的各向同性性能和广阔的可达工作空间。通过ADAMS和Matlab运动学仿真软件对正解和逆解分别进行了验证。仿真实验结果证明了所建模型的正确性。并对Tripod并联机器人样机进行了精确定位实验、直线插补实验和圆弧插补实验,实验证明机构所建数学模型的正确性。     

农业机器人并联视觉云台研究

针对智能农用机器人对机器视觉工作范围的需求,提出了一种用于农业机器人的并联视觉云台设计方案。基于双摇杆的输入输出特性,提出了一种运动支链设计方法,用于构建二自由度全球面工作空间解耦并联机构。在此基础上,衍生出两种可行的运动支链P5R和PRR,基于这两种运动支链,设计了2种二自由度全球面工作空间并联视觉云台RRP5R和RRPRR。通过运动学分析,分别建立了2种机构的位置关系表达式;通过尺寸优化,得到了2种机构的最优杆长比;通过对比得出,RRP5R型并联视觉云台具有更好的输入输出性能;通过有限元分析,研究了载荷对RRP5R型并联视觉云台运动精度的影响。结果表明,RRP5R机构强度满足要求,但杆件的累积弹性变形导致运动副的位移偏差较大。     

旋转式水稻钵苗移栽机构动力学分析与试验

针对一种创新设计的椭圆齿轮-不完全非圆齿轮行星系旋转式水稻钵苗移栽机构,运用动态静力学分析方法和动力学方程组序列求解法,建立机构的动力学模型,利用基于VB软件的动力学分析软件,计算得到机构各运动构件受力及运动副约束反力的变化曲线。搭建机构动力学试验台,开展机构空载动力学试验,测试得到机构在130、160、190 r/min 3种不同工作转速下的动力学特性,通过分析得出:移栽臂工作产生的振动是支座X向振动的主要因素,是支座Y向振动的非主要因素。同时验证了机构动力学模型的正确性,为机构的动力学性能优化提供了可靠模型和试验基础。     

1LD-440型深耕犁安全保护装置约束点位置的仿真

利用动力学仿真分析软件ADAMS建立了1LD-440型深耕犁机构的虚拟模型,通过仿真实验与物理实验的比较,对模型进行了验证。通过研究安全保护装置杆JCD与杆KAC的约束点C,杆JCD与杆DE的约束点D对该装置工作性能的影响,得出满足深耕犁工作性能的位置范围。     

基于内点法的折腰转向机构优化设计

针对现有折腰转向拖拉机的铰接机构的波动冲击大的缺陷,提出一种基于内点法对铰接机构液压缸布置点进行设计优化的方法。对铰接机构模型进行坐标参数化,建立目标函数,利用MATLAB进行内点法迭代寻找最优解,根据机构运动情况以及折腰转向布置点数学模型搭建仿真模型,利用Simulink验证优化后的模型性能,最后利用ADAMS验证机构运动干涉情况。验证结果表明:基于内点法的设计可以降低折腰转向机构的左右油缸位移差,力矩差,液压缸输出力,使得折腰转向机构运动更加平稳、增强机构强度。利用Simulink对优化效果进行仿真分析结果表明,转向机构的左右油缸位移差降低3.86%,力矩差降低7.55%,液压缸输出作用力降低9.8%。