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具有多模式球面4R机构结构参数研究

农业机械学报 2022年第3期53卷 440-448页

作者：刘伟刘宏昭胡旭宇西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安工程大学机电工程学院西安710048

基于代数几何理论,结合双变量代数方程可因式分解的判定条件,对球面4R机构运动学方程进行研究,提出一种确定具有多模式球面4R机构结构参数的分析方法。可得5类具有约束奇异位形的球面4R机构,其中多模式球面4R机构可分为4类:具有定轴线... 详细信息

基于代数几何理论,结合双变量代数方程可因式分解的判定条件,对球面4R机构运动学方程进行研究,提出一种确定具有多模式球面4R机构结构参数的分析方法。可得5类具有约束奇异位形的球面4R机构,其中多模式球面4R机构可分为4类:具有定轴线和变轴线2种转动运动模式,具有2种变轴线转动运动模式,具有1种变轴线和2种定轴线3种转动运动模式,具有4种定轴线转动运动模式,总共4大类多模式机构。对球面4R机构连杆在约束奇异位形下的瞬时转动轴线进行计算,可得球面4R机构处于约束奇异位形时,其连杆的瞬时转动轴线均不重合,瞬时转动轴线均为2条。具有约束奇异位形且只具有一种运动模式的球面4R机构处于约束奇异位形时,虽然其运动可能产生分岔,但其运动模式不一定发生改变。运动分岔机构与多模式机构不能等同。使用该方法对球面4R机构的运动模式进行分析,研究多模式单环单自由度机构结构参数对其运动模式的影响,对拓展多模式机构构型具有一定的理论价值。

关键词：运动模式准素分解球面4R机构变轴线转动

具有3T、2T1R和2R1T模式的并联机构构型综合

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农业机械学报 2019年第12期50卷 411-419页

作者：刘伟刘宏昭西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安工程大学机电工程学院西安710048

基于具有2R1T和2T1R运动模式的并联机构,在其动平台上串联平面平行四边形机构后,提出了一种混联变自由度支链,分析了串联变自由度支链和混联变自由度支链的运动模式。采用旋量理论分析了具有串联和混联变自由度支链的机构在运动模式变... 详细信息

基于具有2R1T和2T1R运动模式的并联机构,在其动平台上串联平面平行四边形机构后,提出了一种混联变自由度支链,分析了串联变自由度支链和混联变自由度支链的运动模式。采用旋量理论分析了具有串联和混联变自由度支链的机构在运动模式变换过程中的自由度特征,验证了该机构在不同运动模式下驱动副选取的合理性。在机构自由度和机构驱动副选取合理性分析时,选取不同的杆件作为动平台,简化了分析过程。结果表明,该含有混联变自由度支链的并联机构具有3T、2T1R和2R1T运动模式,当该机构在上述3种运动模式的一般位形下,3个驱动副可以实现对机构的控制。机构在从3T运动模式变换为2T1R运动模式时,机构需通过3T1R瞬时自由度位形;机构在从2T1R运动模式变换为2R1T运动模式时,机构需通过2R2T瞬时自由度位形。当该机构在运动模式变换时,处于3T1R或2R2T瞬时自由度时,机构处于约束奇异位形,需增加1个辅助驱动副,以实现机构运动模式的变换。该机构使用较少的驱动副可以实现多种运动模式,运动模式变换时不需对机构进行重新组装,可以快速实现机构重构。

关键词：并联机构运动模式变自由度支链混联变自由度支链位移流形

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具有2R1T和3R运动模式的并联机构综合

机械工程学报 2019年第3期55卷 53-63页

作者：刘伟刘宏昭西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安工程大学机电工程学院西安710048

使用位移流形理论综合了具有2R1T与3R两种运动模式的并联机构。选取了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,这... 详细信息

使用位移流形理论综合了具有2R1T与3R两种运动模式的并联机构。选取了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,这种并联机构具有2R1T与3R两种运动模式。这种机构在两种运动模式的一般位形下,使用2个移动驱动副和1个转动驱动副实现对机构的控制。这种机构在两种运动模式的变换位形下,机构处于奇异位形,机构的自由度增加为4。支链2中配置1个辅助移动驱动副,支链2中的转动驱动副和辅助移动驱动副在机构运动模式变换时工作,实现并联机构在2R1T与3R两种运动模式之间变换。

关键词：并联机构运动模式 2R1T 3R

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考虑圆柱副间隙的连杆机构动力学研究

振动与冲击 2021年第13期40卷 32-39页

作者：敬谦刘宏昭西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 陇东学院机械工程学院甘肃庆阳745000

为了研究包含圆柱副间隙的机构系统动力学特性,提出了一种同时考虑接触类型、材料属性以及涂层材料与厚度的圆柱副内接触力模型。基于Winkler弹性基础模型和Hertz椭圆形压力分布假设,将双弹性层等效弹性模量引入接触力模型,详细分析了... 详细信息

为了研究包含圆柱副间隙的机构系统动力学特性,提出了一种同时考虑接触类型、材料属性以及涂层材料与厚度的圆柱副内接触力模型。基于Winkler弹性基础模型和Hertz椭圆形压力分布假设,将双弹性层等效弹性模量引入接触力模型,详细分析了所提接触力模型相较现常用共形接触力模型的优点。以含间隙关节曲柄滑块机构为例,对比分析不同间隙值和驱动速度、以及涂层材料与厚度对输出构件的动力学影响,将部分结果与文献中的试验结果进行对比,验证了所提接触力模型的正确性。

关键词：关节间隙接触力模型动力学涂层

具有固定转动轴线和变转动轴线3T1R并联机构构型综合

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农业机械学报 2022年第2期53卷 451-458页

作者：刘伟刘宏昭胡旭宇西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安工程大学机电工程学院西安710048

使用位移流形理论对具有固定转动轴线和变转动轴线两种运动模式的3T1R并联机构进行了构型综合。分析空间球面4R机构的一般运动学方程,通过求极限计算了一种特殊空间球面4R机构连杆在奇异位形的两个瞬时连续转动轴线。根据具有固定转动... 详细信息

使用位移流形理论对具有固定转动轴线和变转动轴线两种运动模式的3T1R并联机构进行了构型综合。分析空间球面4R机构的一般运动学方程,通过求极限计算了一种特殊空间球面4R机构连杆在奇异位形的两个瞬时连续转动轴线。根据具有固定转动轴线和变转动轴线两种运动模式的球面机构,得到其连杆位移流形的表达式,从而设计了具有两种运动模式的3T1R并联机构。通过旋量理论,验证该3T1R机构在运动模式变换过程中的自由度和驱动副选取的正确性。结果表明,该3T1R并联机构具有固定转动轴线和变转动轴线两种3T1R运动模式,4条支链的4个驱动副能实现上述两种模式下机构的控制,当机构处于两种运动模式的变换位形时,需要增加一个辅助驱动副,才能实现该机构两种运动模式的变换。

关键词：并联机构运动模式变转动轴线位移流形构型综合

约束型粒子群的LCC/S磁谐振耦合机构参数优化算法

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机械科学与技术 2022年第1期41卷 127-133页

作者：吴晓伟刘宏昭西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

针对移动监测型传感器种类不同且位置可变的特性,确定LCC/S磁谐振耦合机构工作模式。由于该型无线电能传输系统谐振补偿拓扑参数配置困难,使得系统难以同时兼顾输出效率与输出功率,提出一种以系统传输效率为目标函数,以传感器移动范围... 详细信息

针对移动监测型传感器种类不同且位置可变的特性,确定LCC/S磁谐振耦合机构工作模式。由于该型无线电能传输系统谐振补偿拓扑参数配置困难,使得系统难以同时兼顾输出效率与输出功率,提出一种以系统传输效率为目标函数,以传感器移动范围内所需功率为限制条件的约束模型;然后引入罚函数将约束模型转化为无约束模型,通过粒子群算法进行参数优化,使得系统在满足传感器所需功率的同时传输效率最大化。最后通过仿真验证了所提优化方法的有效性。

关键词：传感器 LCC/S磁谐振耦合机构无线电能传输粒子群算法参数优化

具有2T1R与2R1T运动模式3自由度并联机构型综合

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农业机械学报 2018年第7期49卷 401-409页

作者：刘伟刘宏昭西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安工程大学机电工程学院西安710048

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... 详细信息

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。

关键词：并联机构型综合运动模式

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含恰约束支链的驱动变胞机构构型综合与分析

农业机械学报 2020年第1期51卷 383-390页

作者：胡旭宇刘宏昭西安理工大学机械与精密仪器工程学院

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... 详细信息

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。

关键词：驱动变胞并联机构主动混联恰约束 3-RRR球面机构螺旋理论

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高速电主轴动态非接触电磁加载研究

振动．测试与诊断 2014年第2期34卷 330-336,400页

作者：邱荣华刘宏昭西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安工程大学机电工程学院西安710048

针对高速电主轴接触式加载存在结构复杂、磨损及振动大等问题,提出一种非接触式电磁加载方法。该方法中动态电磁力可模拟主轴实际切削力载荷,实现高速电主轴动态非接触加载。利用电磁理论建立了非接触电磁加载模型,分析了电磁力的影响... 详细信息

针对高速电主轴接触式加载存在结构复杂、磨损及振动大等问题,提出一种非接触式电磁加载方法。该方法中动态电磁力可模拟主轴实际切削力载荷,实现高速电主轴动态非接触加载。利用电磁理论建立了非接触电磁加载模型,分析了电磁力的影响因素。解决了实现电磁加载的关键技术,并完成加载实验台整体设计。在转速为9 000r/min、励磁电流为40mA的加载条件下,针对170MD18Y16型磨削电主轴进行了动态加载实验,并对比了励磁电流和转速变化时动态电磁力的理论和实测值。结果表明,动态加载理论值与实测值变化一致,二者误差较小,验证了动态非接触电磁加载方法的有效性,且改变励磁电流和转速可实现不同条件的加载。

关键词：高速电主轴电磁加载动态电磁力可靠性实验非接触加载