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RRR-UPRR-RPUR球面转动并联机构运动学分析

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农业机械学报 2011年第9期42卷 202-206,224页

作者：张帆张丹杨建国上海工程技术大学机械工程学院上海201620 安大略理工大学工程与应用科学学院东华大学机械工程学院上海201620

构造了RRR-UPRR-RPUR球面转动并联机构,该机构具有3个连续的转动自由度,其中2个转动自由度完全独立并由单个驱动器驱动,实现了三自由度球面转动的运动解耦。首先,根据螺旋理论建立运动支链中运动副在一般位形下的运动螺旋形式,实现对球... 详细信息

构造了RRR-UPRR-RPUR球面转动并联机构,该机构具有3个连续的转动自由度,其中2个转动自由度完全独立并由单个驱动器驱动,实现了三自由度球面转动的运动解耦。首先,根据螺旋理论建立运动支链中运动副在一般位形下的运动螺旋形式,实现对球面转动并联机构自由度的连续性判断。其次,利用线性代数方法,推导出并联机构动平台及相邻杆件的运动学模型,建立了球面转动并联机构的运动学正解的解析算法。最终,利用软件实体造型的运动仿真功能验证了理论计算结果。

关键词：球面转动并联机构解耦运动螺旋理论自由度分析

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与历史无关的三维参数化模型构造方法

计算机辅助设计与图形学学报 2006年第12期18卷 1872-1877页

作者：龚雄王波兴陈立平赵建军华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心武汉430074

针对解析曲面构成的B-rep模型,提出了一种陈述性三维几何约束模型的构造方法·基于位置和姿态自由度解耦思想给出了几何实体的外形描述,借助空间矢量正交或平行条件定义了基本约束单元,并推导出常见工程约束的代数方程·讨论了陈述式约... 详细信息

针对解析曲面构成的B-rep模型,提出了一种陈述性三维几何约束模型的构造方法·基于位置和姿态自由度解耦思想给出了几何实体的外形描述,借助空间矢量正交或平行条件定义了基本约束单元,并推导出常见工程约束的代数方程·讨论了陈述式约束模型自动构造过程,开发了三维模型变形设计原型系统,并验证该方法的可行性·

关键词：与历史无关造型几何约束求解自由度分析基本约束分量边界表达模型

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轴/径向伸缩式成型鼓的拓扑分析与结构创新

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2017年第6期50卷 563-571页

作者：汪菲刘贺宇王建勇邬全兵杨玉虎天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300072

轴/径向伸缩式成型鼓是一种适用于航空轮胎成型的空间伸缩机构,是一种多环耦合和多重过约束的空间复杂机构,因而其拓扑特性分析是机构学研究的难点问题之一.在系统分析其结构与工作原理的基础上,针对轴向与径向结构对称的特点,将机构拆... 详细信息

轴/径向伸缩式成型鼓是一种适用于航空轮胎成型的空间伸缩机构,是一种多环耦合和多重过约束的空间复杂机构,因而其拓扑特性分析是机构学研究的难点问题之一.在系统分析其结构与工作原理的基础上,针对轴向与径向结构对称的特点,将机构拆分为若干子结构,运用反螺旋理论判定各子结构的过约束和公共约束,再逐一组合计算机构的自由度和产生的过约束,得出槽凸轮与小转臂间构成的高副结构使机构产生多重过约束的结论.在此基础上,分析并揭示出槽凸轮仅约束外瓦鼓肩做沿径向平面运动,研究了替代或保留槽凸轮约束功用时支链的施加位置;最后,通过建立支链结构约束螺旋系,构造了支链的可行结构形式,进而得到多种轴/径向伸缩式成型鼓的可行方案.因而为该类成型鼓的创新设计提供了一种新的思路,同时也为结构复杂、多环耦合及多重过约束空间机构的自由度分析提供了一种有效的方法.

关键词：轮胎成型鼓轴/径向伸缩式螺旋理论自由度分析结构创新

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飞机装配自主移动式自动制孔系统机构设计

南京航空航天大学学报 2012年第B4期44卷 23-26页

作者：黄大兴王珉陈文亮陈磊余路南京航空航天大学机电学院南京210016 上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所上海200436

分析了飞机装配自主移动式自动制孔系统机构的功能要求,设计了一种双框八腿真空吸附式自主移动机构。并采用虚位移法对该机构进行了法向调姿自由度分析,分析结果表明该机构符合法向调姿时Z向进给,A、B角转动3个自由度的设计要求。

关键词：飞机装配自动制孔机构设计自由度分析虚位移法

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一种基于超导的重力梯度敏感结构分析

航空学报 2012年第4期33卷 672-678页

作者：贾明杨功流北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

为了构建小型化全张量重力梯度测量系统,提出一种轴向分量与交叉分量同时敏感的基于超导的重力梯度敏感结构。基于螺旋理论分析两分量敏感结构的自由度,利用自由空间的运动螺旋系与互逆原理得到约束螺旋系,进一步得到具有冗余约束的对... 详细信息

为了构建小型化全张量重力梯度测量系统,提出一种轴向分量与交叉分量同时敏感的基于超导的重力梯度敏感结构。基于螺旋理论分析两分量敏感结构的自由度,利用自由空间的运动螺旋系与互逆原理得到约束螺旋系,进一步得到具有冗余约束的对称约束构型,并选择柔性元件构建并联机构形式的两分量敏感结构,利用柔性虎克铰的横向与竖向柔性铰链实现等效球铰的功能。然后分析转臂质量沿轴移动与绕轴转动时柔性元件的变形,根据几何关系与功能定理得出两分量敏感结构的沿轴移动刚度与绕轴转动刚度。通过实际参数的计算,明确了各参数对结构刚度的影响,仿真结果验证了分析过程的准确性。

关键词：超导重力梯度自由度分析刚度分析螺旋理论

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工件自由度判断的几何定理及应用

工件自由度判断的几何定理及应用

作者：吴冬祖太原科技大学

学位级别：硕士

机床夹具是零件加工中重要的工艺装备,其设计质量直接影响到零件的加工质量和效率,而工件自由度的正确判断是夹具设计最基本的内容,传统判断工件自由度的方法是六点定位原则,它只能够感性地判断工件在夹具中的自由度,难以解决一些疑难... 详细信息

机床夹具是零件加工中重要的工艺装备,其设计质量直接影响到零件的加工质量和效率,而工件自由度的正确判断是夹具设计最基本的内容,传统判断工件自由度的方法是六点定位原则,它只能够感性地判断工件在夹具中的自由度,难以解决一些疑难定位问题,例如对于复杂曲面定位、异面组合定位的工件,用传统的方法判断其自由度往往会因为缺少具体的规则而导致错判而使夹具设计失败。我们认为传统方法有两个问题没有得到很好的解决,其一,对工件自由度的分析与判断未能够抽象成数学法则,不便于计算机辅助夹具设计对工件自由度的判断;其二,在工程实践中经常会遇到各种不规则工件定位,往往夹具限制工件某方向的自由度并不是坐标轴方向,而是空间其它任意方向,传统方法难以适应。经过研究发现工件在夹具中的自由度完全取决于工件定位法线的数量及其几何关系,为此本文提出定位法线与定位法面概念,由定位法线的数量及其几何关系推导出一组判断工件自由度的几何定理,从而实现了对工件自由度的理性判断,为生产实际、教学、计算机辅助夹具设计提供一种具体、简单易行的方法。本文的主要研究内容如下:(1)探讨了工件在定位元件中自由度被限制的根本原因,从力学的角度出发,建立了工件定位的力学模型;同时,从运动学的角度也建立相应的运动学模型。(2)将实际生产中工件在夹具中的定位转移至工件定位的力学模型和运动学模型中,研究分析工件的自由度限制情况。(3)提出定位法线、定位法面和转动定位法面的基本概念,进而总结出判断工件自由度的几何定理,并给出相应的理论证明;结合几何定理,总结出判断工件过定位的具体方法,大大提高判断工件定位状态的效率。(4)利用几何定理给出常用定位元件对工件自由度的限制个数;给出工件定位具体实例,结合几何定理判断工件自由度限制情况,对不合理的定位给出相应改进方案。(5)结合矩阵和函数的知识实现判断工件自由度的程序化,为计算机辅助夹具设计中判断工件定位状态提供了相应的基础理论依据;举出工件定位实例,对提出理论的正确性进行验证。本文的主要研究结论如下:(1)工件在夹具中的自由度完全取决于工件在夹具中定位法线的数量及其几何关系。(2)用几何定理容易处理各种疑难自由度分析,可有效避免欠定位与过定位,为改进不合理的定位方案提供重要理论依据。(3)利用定位法线的等效,可将法线复杂的空间关系简化,从而便于使用几何定理判断工件的自由度限制情况。(4)用几何定理分析判断工件自由度更具理性且简单直观,适合计算机辅助判断工件的自由度。

关键词：机床夹具设计异面组合定位自由度分析定位法线几何定理

新型6-CCS并联机器人机构的运动学正解及仿真

同方学位论文库评论

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中国机械工程 2007年第24期18卷 2903-2906页

作者：甘东明廖启征王品魏世民北京邮电大学北京100876

介绍了一种由圆柱副、圆柱副和球面副构成的基于点、线间距离约束的新型解耦并联机构6-CCS,对结构和运动学正解进行了研究。通过对三个位置约束方程构造Dixon结式,去掉其中线性相关的三行三列,导出了一元64次输入输出方程,并根据位置的... 详细信息

介绍了一种由圆柱副、圆柱副和球面副构成的基于点、线间距离约束的新型解耦并联机构6-CCS,对结构和运动学正解进行了研究。通过对三个位置约束方程构造Dixon结式,去掉其中线性相关的三行三列,导出了一元64次输入输出方程,并根据位置的8个解与姿态解互相解耦的特点,总共有512个解。然后使用数值算例验证了其全部根。结合VC++6.0和OpenGL对其进行了三维建模和运动仿真,验证了这一新机构的可行性。

关键词：广义Stewart平台圆柱副运动学正解自由度分析运动仿真

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2转动高精度重载并联机构构型综合

浙江理工大学学报（自然科学版） 2023年第1期49卷 115-123页

作者：杜小强赵世豪贺磊盈浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江理工大学浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018

采用一种基于支链分析法的并联机构构型综合方法,综合出了具有解耦特性的2转动并联机构。首先,对2转动并联机构的结构特点进行分析,得到2转动并联机构的最简结构形式,并基于空间无约束的Kutzbach-Grübler公式对各支链的自由度组合方式... 详细信息

采用一种基于支链分析法的并联机构构型综合方法,综合出了具有解耦特性的2转动并联机构。首先,对2转动并联机构的结构特点进行分析,得到2转动并联机构的最简结构形式,并基于空间无约束的Kutzbach-Grübler公式对各支链的自由度组合方式进行分类,得到所有支链组合形式。其次,提出了一种并联机构初步筛选原则,并考虑球副、万向副的加工难度和成本对并联机构进行优选。最后,由于优选出的2转动并联机构存在局部自由度,对具有局部自由度的并联机构支链进行降自由度处理,得到6种解耦性好、承载能力高、精度高、结构简单的2转动并联机构。采用螺旋理论对U-RPU-UPS并联机构进行自由度分析,建立了逆运动学模型,并进行了验证。结果表明,所构建的并联机构可以实现2转动自由度的运动,并且具有很好的运动解耦特性。所综合出的2转动并联机构弥补了现有机构的不足,可作为光伏跟踪尤其是聚光光伏跟踪机构。

关键词：并联机构构型综合螺旋理论自由度分析转动解耦逆运动学

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基于空间四杆机构的两足步行机器人研究

机械工程师 2022年第10期 55-58,62页

作者：杨慧慧国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心北京100160

基于空间四杆机构设计了一种新型的两足步行机器人。其中的两个连杆设计为机器人的足,另外两个连杆设计为曲柄,每个足上各设有一个转动副和一个圆柱副,两个曲柄将两个足连接为一个空间闭环的机构。首先应用螺旋理论对机构自由度进行分... 详细信息

基于空间四杆机构设计了一种新型的两足步行机器人。其中的两个连杆设计为机器人的足,另外两个连杆设计为曲柄,每个足上各设有一个转动副和一个圆柱副,两个曲柄将两个足连接为一个空间闭环的机构。首先应用螺旋理论对机构自由度进行分析。然后计算机构正运动学,并通过计算机仿真进行了验证。在此运动学分析基础上对步态进行分析。进一步根据ZMP理论,对机器人进行稳定性分析和讨论,得到其稳定行走的条件。

关键词：两足机器人空间四杆机构稳定性分析自由度分析 ZMP分析机器人设计