行星变速机构换挡变胞与其构态属性自动识别

针对数学表征行星变速机构换挡变胞过程及自动识别各挡位构态属性较难的问题,首先,解析了行星变速机构变胞理论,基于机构转换法定义相对转速意义下行星排构件间运动副约束函数的转换规则,构建以约束函数为元素的行星变速机构构件和关联关系的邻接矩阵;然后,根据换挡逻辑分析了操纵离合器和制动器的换挡变胞过程,基于邻接矩阵分别推导这两种换挡构态演变的变胞方程,建立包含行星排空转和整体回转等特殊构态的判别准则,结合实例分析揭示换挡变胞机理;最后,通过建立相对转速方程和行星变速机构特性参数识别,结合行星变速机构等效拓扑模型的约束条件,提出了基于构态变胞方程的行星变速机构传动比和转矩自动建模和求解方法,实现了行星变速机构各挡位构态属性的自动识别。以某拖拉机行星变速器为例进行了分析,验证了该方法的可行性和有效性。     

考虑球铰运动的焊接前悬架有限元分析

对某型越野车的焊接前悬架进行了静态有限元分析,球铰处的运动通过限制有限元单元自由度的方式实现,同时对一些典型工况做了分析计算,给出了其中最大应力分布云图。试验结果表明,应用该有限元模型得到的计算应力与试验结果吻合较好。     

含恰约束支链的驱动变胞机构构型综合与分析

不同于现有利用约束奇异和支链奇异实现的变胞并联机构,通过开启与锁死驱动副的方式,基于3-RRR球面机构(Sm),利用螺旋理论提出了一类含主动混联恰约束支链的多模式驱动变胞并联机构。针对所综合的3-SPS/SmPU驱动变胞并联机构,根据螺旋理论分析机构各构态的自由度,利用机构的结构特征和几何约束关系建立其运动学模型。此种通过开启与锁死驱动副实现并联机构变胞的方法也适用于其他变胞并联机构的构型综合,其变胞方式简便易行,全构态逆运动学求解简单,且该类变胞并联机构可有效避免变胞过程中的约束奇异和支链奇异。     

基于拓扑理论的变自由度机构分析与设计

在分析变自由度机构功能的基础上,应用拓扑理论对该类机构自由度变化的过程进行了构态描述,并对变自由度机构自由度变化前后的机构结构进行了分析和对比,找出了影响运动链结构变化的规律,从深层次揭示了变自由度机构的结构特点,同时为变自由度机构的综合、选型和应用提供了理论依据。根据变自由度机构的特点综合出该类机构的设计步骤,并设计了一种新型的机械抓手机构。     

机械臂球铰锁紧结构设计与预紧力分析

针对机械臂关节锁紧,采用了球铰结构,使用碟形弹簧进行预紧,并建立三维模型.通过合理的条件假设,对球铰结构中球碗球头部分进行受力分析,根据球碗、球盖对球头的锁紧力矩须大于小臂所受最大扭矩的要求,且为满足严苛的使用环境,对球碗、球盖、球头表面喷涂防滑涂料,最后计算出碟形弹簧需要施加的最小预紧力.     

3PUS-S(P)变胞并联机构逆动力学分析

对单变胞支链型3PUS-S(P)球面变胞并联机构进行运动学和动力学分析。该机构由动平台、静平台、3个PUS支链和1个中间S(P)变胞支链组成。完全描述该机构动平台的位置和姿态需要6个变量,即动平台上一参考点的3个位移和动平台的3个转角。构态1时机构有3个转动自由度,动平台的6个位姿变量中只有3个变量是独立的;构态2时机构有1个额外的径向移动自由度,6个位姿变量中有4个变量是独立的。首先,推导该机构动平台的6个位姿参数之间的约束关系,基于矢量代数法,建立机构的运动学逆解模型;其次,运用牛顿-欧拉法建立该变胞机构的全构态逆动力学方程;最后,基于实物样机的几何参数与物理参数,在给定动平台运动规律和外力后,通过动力学方程求解得出机构所需驱动力、动平台所受约束力以及变胞过程中的附加作用力,所得仿真结果说明:3PUS-S(P)球面变胞并联机构在受到外界较大径向作用力时,可以通过激活中间变胞支链的移动副进行缓冲和能量吸收,从而避免机构受到损伤。     

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...     

并联驱动双向偏转平台设计与动力学分析

提出一种并联驱动双向偏转平台,动平台通过在空间呈正十字交错且同心的两个驱动拱支撑,由圆弧导轨副导向,由固联于底座的电机驱动,实现了平台绕X、Y轴的大角度偏转。给出了平台的位置、速度逆解方程,分析了其运动特性。基于Lagrange法运用虚功原理建立了平台的动力学模型,对平台进行了动力学仿真,分析了在不同外载状态下电机输出力矩的变化规律。依据所建立的动力学模型进行了理论计算,并与仿真值进行了对比分析,验证了平台的可行性与动力学模型的正确性。     

直线驱动型并联机器人工作空间分析与优化

与旋转驱动型相比,直线驱动并联机器人具有更大的工作空间,但存在工作空间求解较复杂、精度不高和优化目标不合理的问题。针对上述问题,根据并联机器人的结构和运动学模型,提出了一种极坐标变步长迭代搜索法求解并联机器人工作空间,分析各结构参数变化对工作空间的形状、尺寸、对称性的影响趋势。提出一种综合机器人灵巧度与工作空间利用率的全局混合性能指标,并以此为目标函数建立了结构参数优化的数学模型,利用粒子群算法对不同工况下机器人尺寸参数进行优化,得到基于机器人操作性能和工作空间利用率的最优参数,对不同权重下优化得到的参数进行仿真,验证了目标函数的正确性和有效性。通过激光跟踪仪测出的实际工作空间与理论工作空间模型进行对比,验证了工作空间理论模型的正确性,为后续的尺度综合研究打下基础。     

变驱动布局5R机构选型设计与实验

提出了变驱动布局的平面5R机构的选型设计方法,对其进行运动学分析,利用几何法建立了不同驱动位置的工作空间图谱,并提出了跟踪运动轨迹搜索可达工作空间的方法,为纸箱定制封装机构的构型应用提供了优选依据。通过分析纸箱摇盖折合的工艺流程,选择两个驱动电机轴线重合的5R机构,作为摇盖折合的手指机构原型。通过运动仿真提取了驱动电机的运动参数,将拟合的解析函数输入手指机构的控制程序中,经实验验证,实现了纸箱摇盖折合的预期运动轨迹,表明该手指机构运动具有良好的可控性。在此基础上,设计了一种区别于生产线作业的可重构纸箱包装机,通过装置模块结构的重组和控制程序重构,末端执行器的运动输出柔性可控,完成了不同尺寸规格纸箱的包装、胶带十字封装工作。     

冗余驱动的三平动并联机构性能分析与优化

提出一种冗余驱动的三平动并联机构。利用李群理论和修正的Grübler-Kutzbach公式对机构的输出自由度进行了分析。建立机构的位置方程,得到位置逆解和正解表达式,分析机构的运动部分解耦特性。推导机构的雅可比矩阵,并进行奇异分析。分析机构的工作空间。采用螺旋理论和虚功原理,建立机构的动力学模型,得到驱动力的优化分配,驱动力理论分析与仿真计算结果最大偏差为0.6%。建立机构的运动学评价指标和动力学评价指标,并研究尺度参数与机构性能间的映射关系。基于性能图谱对机构的尺度参数进行优化,提高其综合性能。     

基于模型的冗余驱动并联机构神经网络同步协调控制

冗余驱动并联机构驱动数目大于自由度数目,其各驱动关节间需要具有更高的驱动协调性。为了解决冗余驱动并联机构的驱动协调问题,本文提出了一种基于模型的驱动力同步协调控制方法。以冗余驱动并联机构6PUS+UPU为研究对象,在力位混合驱动的基础上,提出了一种驱动力同步协调控制策略;结合神经网络设计了驱动力同步控制器,并基于机构动力学模型设计了神经网络自学习算法。模型仿真与样机实验分别验证了本文方法的有效性。     

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。     

仿腕关节柔顺并联打磨机器人设计与试验

根据柔性并联机构逆向自适应运动原理,设计了一种3转动输出的3SPS+S仿腕关节柔性并联打磨机构,建立了机构运动方程,得到了柔性支链变形量与动平台姿态的关系;分析了柔性支链的变形力以及打磨工具打磨力、输出力矩情况,并建立力学模型;以打磨工具姿态变化和打磨力恒定为目标,对建立的三维模型进行仿真,并通过样机模拟得到机构的工作参数范围;仿真和试验结果表明,这种打磨机构可根据工件曲面几何形状的改变而实时改变打磨工具姿态,在有效控制力的前提下可保持打磨头和工件间的接触打磨力不变,该机构设计简单、运动灵活、方便控制,具有较好的应用价值。     

球形接头调角度应用于坡地喷灌

坡地喷灌中,由于喷洒图形的改变影响了喷洒均匀性,改变立管倾角和改变喷头仰角成为必要,利用球形接头可方便地实现角度调节.通过对10PXH喷头转动均匀性分析,坡地上射程分析以及坡地上径向水量分布试验,给出球形接头的调节范围,以及在不同地形坡度情况下,球形接头合适的调节角度,用于改善坡地喷灌的质量.     

变性淀粉生产废水处理工程设计

经过混凝后再利用以膨胀颗粒污泥床(ECSB)反应器为主体的厌氧生物处理与后续活性污泥好氧处理相结合的工艺处理高浓度变性淀粉生产废水，处理水质可达到国家污水综合排放一级标准。工程实践表明该工艺具有投资与占地面积少，运行效果稳定，可回收能源等优点，具有很高推广价值。