空间全柔性并联机构动力学分析

针对精密柔性机构多自由度高精度运动的需求,以传统Delta并联机构为基础,设计了一种采用压电陶瓷驱动方式的空间柔性并联机构,基于伪刚体模型进行运动学分析。将从动臂质量分布作简化处理并主要考虑结构中柔性铰链的弹性应变能,利用拉格朗日方程建立动力学弹性振动微分方程,得到其固有频率表达式,并结合实际结构参数得到了相应的理论结果。3个主要运动方向的三阶固有频率的试验结果和理论分析结果误差分别为:12.71%、12.14%和14.90%,有限元仿真结果和试验结果误差分别为:6.20%、5.66%和10.28%,表明理论分析时所作的简化处理合理,得到的动力学数学模型有效、可信。     

3-PRR柔性并联机构动力学分析

提出一种可应用于微/纳操作领域的3-PRR柔性并联机构,基于Euler-Bernoulli梁理论,采用假设模态法,分析支链上从动杆的柔性,结合实例说明了将从动杆视为刚性杆处理的依据.为进一步分析各构件惯量参数和柔性构件刚度对系统固有频率的影响,采用拉格朗日方程建立了修正的机构动力学振动微分方程,并结合实例进行分析,利用仿真计算验证了所建模型的有效性.     

三平移全柔性并联微动机器人机构静力学分析

对新型非对称三平移并联机构{R∥R∥R∥P（4R）}∥{R∥R∥P（4R）∥R}⊥{R∥R∥R∥P（4R）}普通的转动关节全柔性化,形成非对称全柔性三平移微动并联机器人机构。利用“伪刚体模型”法,以普通的转动副加上等效的双向扭转弹性元件替代每个柔弹性关节,形成全柔性并联机器人机构的伪刚体等效模型。采用与“摩擦圆理论”分析法相似的力分析方法,分析了全柔性并联机器人机构的静力学问题,发现机构虽然具有优良运动解耦性,但其静力学性能较差。     

基于ADAMS的六杆并联机构的仿真设计分析

本文利用ADAMS软件完成了六杆并联机构的虚拟样机设计和动力学仿真,并对仿真结果进行了分析。实验结果提供了机构的平稳性分析,为六杆并联机构的设计提供参考。     

平面柔性并联机构弹性动力学研究

以设计适于高速运行的平面3自由度并联机构为目标,对机构的正向运动学进行了全面研究,得到了机构速度及加速度特性.在给定主动件的运动以后,求得了机构的所有位置正解构型,根据运动连续性的条件,规划出动平台的最佳运动轨迹,揭示了机构的速度和加速度特性.将机构划分成杆单元和平面三角形单元,建立了机构的有限元模型.结合运动学分析,使动平台沿着预先规划的轨迹运动,分析了机构的模态频率和主振型随机构位姿的变化情况.研究机构在主动力和惯性力激励下的动态响应,得到机构弹性位移误差和动应力的变化规律,从而对机构的运动学和动力学性能进行了综合评估.     

考虑杆件弹性变形的改进型Delta并联机构刚度特性分析

基于传统的机构刚度映射矩阵,建立了改进型Delta并联机构的刚度模型.模型不仅考虑了驱动铰链刚度和外载荷对机构刚度的影响,还考虑了构件重力和在约束力下杆件弹性变形对刚度的影响,更具有一般性和精确性.由于用刚度矩阵来评价机构刚度性能不够直观,提出了以机构弹性变形来评价机构刚度特性的方法.利用虚功原理计算出机构各个约束铰链上静态约束力,利用叠加原理计算出每个杆件约束反力和重力作用下的弹性变形量.然后,通过坐标变换法计算出机构的综合弹性变形量,进而分析了机构的刚度特性.     

平面柔性并联机构弹性动力学研究

以设计适于高速运行的平面3自由度并联机构为目标,对机构的正向运动学进行了全面研究,得到了机构速度及加速度特性。在给定主动件的运动以后,求得了机构的所有位置正解构型,根据运动连续性的条件,规划出动平台的最佳运动轨迹,揭示了机构的速度和加速度特性。将机构划分成杆单元和平面三角形单元,建立了机构的有限元模型。结合运动学分析,使动平台沿着预先规划的轨迹运动,分析了机构的模态频率和主振型随机构位姿的变化情况。研究机构在主动力和惯性力激励下的动态响应,得到机构弹性位移误差和动应力的变化规律,从而对机构的运动学和动力学性能进行了综合评估。     

基于Pro/E的拖拉机悬挂机构速度分析

运用Pro/E机构模块,对悬挂机构进行速度分析,得到提升速比曲线等参数,为类似悬挂等杆系机构的计算提供了一种便捷方法。     

三平移全柔性微动机器人机构的位置运动分析

研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}的运动学特性,首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似完全解耦;求解出该机构的位置反解方程及中间变量的表达式;利用ADAMS软件对该机构的位置正解特性进行了仿真模拟,验证了理论推导的正确性。     

并联机构静力学分析

提出一种并联机构静力学分析新方法——将影响系数与虚位移原理紧密结合,充分发挥影响系数法在求解机构速度时的方便与快捷性,并将它与广义坐标结合,形成广义速度与虚位移的统一,进而发挥虚位移原理在求解机构平衡方面的优越性。以3-RRC并联机构为例进行理论计算,并与ADAMS仿真结果进行对比,结果表明该方法切实可行。     

基于ADAMS的勺式玉米精密排种器的优化分析

在利用Pro/E软件建立勺式玉米精密排种器三维实体模型的基础上,运用ADAMS仿真分析软件对排种器进行仿真分析,按照排种器设计参数对排种器性能的影响规律,对排种器进行排种性能试验,同时运用ADAMS软件对试验建立的排种性能指标进行参数优化分析.优化分析结果是:排种器垂直倾角β=23.505°、水平倾角γ=9°、转动角速度ω=6.031 rad/s.     

考虑混合间隙的空间并联机构非线性动力学特性分析

为了掌握同时考虑球面副间隙和三维转动副间隙的空间并联机构的非线性动力学特性,研究考虑混合间隙的空间并联机构多体系统动力学特性分析方法。首先以4-UPS/RPU空间并联机构为研究对象,建立三维转动副间隙和球面副间隙的模型,推导同时考虑球面副间隙和三维转动副间隙的4-UPS/RPU空间并联机构动力学方程;然后利用龙格库塔法对动力学方程进行数值求解,分析不同间隙类型、间隙、驱动速度和摩擦因数对并联机构动力学响应的影响,通过ADAMS虚拟样机仿真验证动力学模型和数值计算的正确性;最后利用相轨迹图、庞加莱映射图和分岔图等分析考虑混合间隙的4-UPS/RPU并联机构的非线性特性。该研究为考虑混合运动副间隙的空间并联机构动力学建模和非线性动力学特性分析提供了依据。     

基于绝对节点坐标法的空间并联机构刚柔耦合动力学建模

为研究柔性杆件对空间并联机构动力特性的影响,以具有结构冗余的3-RRPaR空间并联机构为研究对象,提出建立冗余空间并联机构刚柔耦合动力学模型的通用方法.基于绝对节点坐标法建立了三维二节点梁单元模型,分析了机构的结构特征,利用拉格朗日乘子法推导了机构的刚柔耦合动力学方程,采用广义α方法在Matlab中对其动力学方程进行数...     

大功率拖拉机转向机构建模及仿真分析

首先,基于PRO/E建立大功率拖拉机转向机构三维模型;然后,将模型导入动力学仿真软件ADAMS/View,建立虚拟样机模型;最后,分别进行ADAMS单独仿真和ADAMS/Control与MATLAB/simulink联合仿真.仿真结果表明,建立的模型和联合仿真的分析方法是有效的,为拖拉机转向机构的研究提供了一种新的手段.     

基于Pro/E的四杆机构设计与运动分析

针对加热炉炉门的启闭机构,利用图解法设计四杆机构.根据四杆机构杆件长度,利用Pro/E软件构建三维模型,然后进入机构仿真模块对机构进行运动分析和仿真.仿真结果表明,此四杆机构能够实现加热炉炉门的打开与关闭,并且运动过程中无干涉出现.     

3-RRPaR并联机构刚体动力学建模与分析

针对一种具有冗余结构的3-RRPaR并联机构,根据拉格朗日乘子法建立动力学模型,进而对冗余并联机构进行动力学分析。首先,分析了3-RRPaR并联机构的结构特征,确定了冗余结构的结构构型;然后,利用闭环矢量法建立并联机构的逆运动学模型,利用拉格朗日乘子法建立并联机构的动力学模型;最后,利用Matlab分别对并联机构空载和加载时的动力学方程进行数值求解,绘制了动力学响应曲线,根据拉格朗日乘子与约束力矩的关系求解出驱动杆的驱动力矩,将计算结果与ADAMS虚拟仿真结果进行对比分析,验证了动力学建模方法的正确性。结果表明,动平台加载后,驱动杆的驱动力矩也随之增大,但其数值变化规律与空载时基本相同。本研究为该并联机构的动力学控制和机构性能研究奠定了基础,也为其他结构冗余并联机构的刚体动力学建模提供了方法和思路。     

虚拟样机技术的研究与应用

阐述了利用Pro/E和ADAMS进行虚拟样机仿真的方法和步骤,为两者的有机结合提供经验参考,介绍了虚拟样机技术在设计分析中的应用。     

基于MATLAB和EMC2的平面三自由度并联机构运动分析和控制系统设计

首先对平面三自由度并联机构进行运动学逆解分析,并应用MATLAB软件对该逆解模型进行求解;在此基础上,利用求解结果对EMC2源代码中的运动模块进行修改与编译,并通过硬件配置,最终实现了对样机的运动控制。     

基于Pro/E的水草切割装置特征建模及运动仿真

基于Pro/E二次开发技术在9GSCC-1.4H型水草收割机切割装置建模和仿真中的应用,解决了利用C语言和Pro/TOOLKIT对Pro/E二次开发的基本步骤和源文件的编写、可执行文件的生成、注册和运行的关键技术。运用Pro/E提供的二次开发工具PROGRAM、FAMILYTAB分别对切割装置的非标准件和标准件进行特征建模和建库。在保证消耗功率最小的前提下首先对拨叉和曲柄的主要参数进行优化,然后通过切割图对优化后的参数进行检验,并通过参数化驱动生成所需的三维立体图,根据自顶向下的设想对切割装置各部件进行自动装配,并在一定的伺服驱动下按照给定的规律进行运动仿真,输出各部件及总体结构的二维工程图,为水草切割装置的优化设计及系列产品的开发提供了一个开放式的设计环境。     

运动副分布顺序对并联机构运动学与动力学性能的影响

根据基于方位特征(POC)的并联机构拓扑设计理论,设计了两种零耦合度且部分运动解耦的三自由度两平移一转动(2T1R)并联机构,它们具有相同运动副类型和数目,但在支链中的分布顺序不同;对这两种机构进行了方位特征、自由度及耦合度等主要拓扑特征分析,并给出其拓扑解析式;根据拓扑特征运动学建模原理,求解了这两种机构的符号式位置正反解,分别分析了两种机构的工作空间和机构发生奇异的条件及奇异位形;根据基于虚功原理的序单开链法对两种机构进行逆向动力学建模,分别求得两种机构的驱动力;对比两种机构运动学与动力学性能,并给出优选机型。给出了优选机型用于水果深加工中智能分拣、输送等应用场景的概念设计。