空问机构自由度计算

从四杆机构具有灵活性和平面机构任意封闭图形具有3个约束的理论出发，对机构学的自由度公式进行了研究。研究结果表明：只要对平面、球面机构自由度的计算公式稍加变化，推导出空间机构求自由度的新公式。利用这个新公式，既可以求空间机构的自由度，又可以求平面、多环、空间开式链、混合链等机构的自由度。它比传统公式使用简便，在形式和内容上都有实际意义，从而为空间机构自由度的计算提供了可靠的理论计算式。     

对空间机构自由度计算公式的探索

设计空间机构时，首先遇到的问题是要正确确定空间机构的自由度，然而，用传统空间机构自由度公式去计算多自由度、多封闭环、谐波齿轮机构、混合型空间机构的自由度时，必须进行变换；计算一般单封闭环低副空间机构自由度时，也会受到很大限制。因此，发现传统空间机构自由度计算公式中存在的问题，对正确运用新建空间机构自由度公式去计算、设计、验证空间机构、机器人、生物机构的自由度有着重要的意义。     

空间少自由度并联机构瞬时螺旋运动轴线曲面的几何表示方法

对于单自由度的平面机构或单自由度空间机构来说,机构中各个点的运动都是确定的。机构在运动过程中的一系列瞬时螺旋运动轴线所形成的曲面也是唯一的,比较容易求解,可以得到其数学表达式。但对于多自由度的空间机构来说,由于在每一个位形下,机构的运动有多种可能性,瞬时运动轴线所形成的曲面也不是唯一的,很难得到其数学表达式。本文通过求解空间机构在运动过程中的一系列瞬时运动轴线,利用几何方法绘制出空间少自由度并联机构的瞬轴曲面,从而可以更直观地了解少自由度并联机构的空间运动。     

单环空间机构运动和动力分析的影响系数法

本文将影响系数法应用于-自由度单环空间机构的运动和动力分析.文中导出任意构件的速度和加速度计算公式,提出分等效力和分等效力矩的概念,求出与机架相连运动副的约束反力.这些公式都是简单的显表达式,并且适用于主动件是连杆的所有一自由度单环空间机构.最后以具有三平行轴的RRRR-R-RR七杆空间机构为例作了数字分析.     

用基本链判别空间机构自由度

本文探讨了运动副组合形式与机构自由度之间的联系和规律,提出了运用运动副组合的基本结构类型——基本链,去判别空间机构的自由度,并相应建立了一套判别机构自由度的步骤和规则. 基本链,不仅可以用来判别一般空间机构的自由度,而且还可以用来判别带有特定结构和位置的空间机构自由度,进一步也可用来进行空间机构的型综合. 笔者提出的这一新的基本链判别法,是采用运动副轴线为坐标轴系,并且用对于该轴系的移动和转动来表达机构的自由度.因此,该方法具有直观、简明、迅速和准确的优点.     

关于自由度的计算

关于自由度的计算,已经引起了世界上许多学者的注意。本文提出了“根据机械系统的闭合特点,割断机架分析末杆运动,在同一瞬时把末杆与机架焊接,重新形成原机械系统”的理论,来计算机械系统(包括机构、结构)的自由度。本文阐明了机械系统中的静不定次数和自由度数的内在联系;为判断机械系统能否实现有限位移提供了必要性判据,同时为判定机械系统是否能作为结构提供了充分性判据;揭示了静不定和自由度的物理意义;严格地证明了把机构分成六个族是错误的,机构分族的观点是毫无意义的。根据上述理论,我们导出了闭合数计算公式、自由度数计算公式以及静不定次数计算公式。用这些公式可以毫无例外地按机械系统(包括机构、结构)的构造,正确地计算出它的自由度数和静不定次数。     

空间七杆机构位置解析与空间六杆机器人机构位置逆解

通过对具有一般约束的空间七杆７Ｒ机构和空间六杆６Ｒ六自由度机器人机构结构的分析,在已有的位移分析的研究基础上,把空间七杆７Ｒ机构和空间六杆６Ｒ六自由度机器人机构转换为一个自由度为零的空间六杆框架模型,这样便可以通过研究空间框架的形状随输角或末端执行器的变化情况,来进行空间多杆机构位置解析和空间机器人机构位置逆解的求解。     

柔顺机构自由度的一种计算方法

针对柔顺机构构件的特点 ,通过分析段和段的自由度及段间联接的类型 ,提出了一种简便的柔顺机构的自由度计算公式 ,并给出了例子 ,表明它能快捷地确定柔顺机构的自由度 .     

平面机构自由度教学方法的研究

使用直动法、程序法、迭代法可以做成平面机构的flash动画;在教学过程中使用flash动画,可使学生加快理解由机构运动简图表示的机构的运动过程,理解构件及运动副,迅速掌握平面机构自由度的计算公式。     

一种2SPS+RPRR并联机构的运动学与工作空间分析

提出了一种2SPS+RPRR型4自由度并联机构,该机构具有两根直线驱动分支和一根非直线驱动分支。通过调整非直线驱动分支中定长杆的长度,可以改变机构的运动性质和工作空间。运用修正的Kutzbach Grübler公式计算了机构的自由度。在机构位置解析公式的基础上,采用移动Jacobian和转动Jacobian对机构的速度进行了分析。运用CAD变量几何法求解了机构的工作空间。所提出的2SPS+RPRR并联机构具有3个分支和4个自由度,相比于其它4自由度并联机构来说,结构相对简单,工作空间较大。     

平面机构自由度计算中常见错误分析

机构的自由度就是机构所具有的独立运动的参数的数目。机构的自由度必定与原动件数目相等。在应用机构的自由度计算公式时,常常会发生许多共同性的错误问题,在教学实践中笔者总结了几条经验,对以下几种常见错误情况加以分析。     

共线铰链连杆机构运动不确定性的论证

本文根据机构的自由度等于广义坐标独立虚位移数目的原理,利用机构广义坐标虚位移线性方程组系数的雅可比矩阵求秩,论证了共线铰连链杆机构在共线位置时运动不确定的特性。并得出这类机构在运动过程中自由度是变化的结论     

多刚体单自由度体系振动分析

通过对多刚体多质点单自由度振动体系的频率分析,可以导出其体系的频率计算公式,该公式与单质点单自由度振动体系频率的计算公式形式相同,在应用时只需对不同的单自由度体系计算出相应的等效刚度和等效质量,替换原单质点单自由度震动体系频率计算公式中对应刚度和质量即可。     

基于空间螺旋理论的行星滚柱丝杠副自由度计算与分析

基于空间螺旋理论开展行星滚柱丝杠副(PRS,planetary roller screw)机构学分析,综合考虑PRS作为空间螺旋机构的运动特点,建立了PRS机构运动简图。通过修正的G-K公式计算PRS的自由度,从理论上分析系统各构件对机构自由度的影响。通过开展不同数量构件条件下的机构自由度计算分析,对比了单滚柱、单挡圈条件下机构自由度,得出了增加滚柱与挡圈的数量对于机构自由度的运动特性的影响。理论计算结果在一定程度上揭示了PRS运动学原理。     

一种基于3-RSS/S并联机构的踝关节康复机器人

提出了一种用于踩关节康复的康复训练机器人，该机器人采用3-RSS／S并联机构，具有3个转动自由度，可以帮助患者进行多种复合运动的康复训练；本文对基于3-RSS／S并联机构的踩关节康复机器人的自由度，工作空间和运动进行了分析，并且给出了工作空间范围和运动曲线。     

RR-P5 R型全球面工作空间解耦并联机构误差分析

针对二自由度球面解耦并联机构工作空间不足的问题,提出一种新型P5 R运动支链,基于该运动支链设计RR-P5R型全球面工作空间解耦并联机构;采用环路增量法对RR-P5R型并联机构进行误差分析,建立位置、速度、加速度误差模型.结果表明,该RR-P5R型并联机构可以实现完整的球面工作空间,所建立的误差模型可以作为机构的参数设...     

平面机构自由度判断的一种新方法及其应用

在传统计算公式的基础上，利用递推原理推导出一种新型的较为容易判别平面机构自由度的方法——断杆法，并用实例证明了该计算方法的正确性和实用性．“断杆法”克服了传统公式对运动副的依赖，并且通过将机构分组，实现了对机构复合铰链、虚约束以及局部自由度的新的处理方法；尤其是对高副的处理，简化了机构自由度的分析与计算．     

一种新型4-PUU并联机构运动学分析

介绍了一种新型4-PUU并联机器人机构，该机构可以实现空间三维的移动和绕Z轴的转动。文中利用螺旋理论分析了机构的约束特性，计算了它的自由度数目，讨论了输入的合理性：给出了机构位置反解方程和机构速度方程并分析了机构奇异位形和工作空间。该并联机构结构对称，机构较简单，可以用来开发工业机器人，定位平台等。     

基于2-UPR/RPS并联机构尺度对工作空间的影响

针对目前并联机构工作空间较小、在生产实际中适应性较差的问题,对2-UPR/RPS机构进行运动分析和工作空间分析.首先,通过螺旋理论求解机构自由度,再利用修正后的Kutzbach-Grübler公式验证2-UPR/RPS并联机构的空间自由度,使用闭环矢量法求解该机构三条支链的运动学逆解,通过改变动静平台大小比例和运动副布置方式,观察对并联机构工作空间的影响.最后,在数学建模软件中对2-UPR/RPS并联机构可达工作空间进行仿真分析.该并联机构在空间中具有两转一移三个自由度,工作空间形状规则,无空洞,无突变.在生产实际中可根据实际情况选择合适的运动副布置方式及机构尺寸,可使该机构在满足实际需求的情况下在具有较大的工作空间.     

一种新型3-RPRRR并联机构的运动学分析

对一种新型3-RPRRR并联机构进行了运动学分析。首先,基于约束螺旋理论,利用修正的Grübler-Kutzbach自由度计算公式分析了该机构的自由度。然后对该机构进行了位置反解分析。最后采用虚设机构法与运动影响系数理论相结合的方法对该机构进行了速度和加速度分析,并进行了数值验证,表明该方法表达简洁,易于求解。所有这些研究表明:该机构的运动学性能稳定,适合实际应用。