机构学研究现状与展望

本文综述了机构学的结构理论 ,常用机构 ,组合机构 ,生物机构学 ,机械动力学 ,机构精度分析与综合的研究现状 ,并简述了机构学领域的发展趋势。随着科学技术和现代产业革命的发展 ,机构学领域的研究 ,已经从传统机构发展到广义机构 ,这将推动现代机构学的快速发展 ,使机构学在二十一世纪的科技发展中充满活力。     

机构自由度计算难点和其运动分析及变自由度机构的探讨

机构的自由度是机构具有独立运动的参数,常规机构的自由度是恒定的,但有些特殊机构,其自由度在工作过程中是变化的,也称为变自由度机构。结合实例分析研究自由度计算中的常见难点及机构的自由度与机构原动件数不等时的机构运动的确定,对变自由度机构的自由度计算作一些探讨,对创新设计更优异新型的机构提供了一条有效的途径。     

四连杆机构的运动设计

Ⅰ.前言在现代机器中,低副平面机构仍然占有重要的位置,而在低副平面机构中,使用最多的还是二级机构和三级机构。本文只研究二级机构的运动设计问题。在二级机构中,也可能包含很多的的构件,本文只研究二级机构中最基本的,但是最重的四连杆机构,即包含一个原动件,一个二级组和固定件的机构。因为最复杂的二级机构事实上就是最基本的四连杆机构上再加上若干个二级组成功的,其设计方法和基本的四连杆机构的设计方法完全相同。     

一种新的磁盘驱动器阅读机构的设计

介绍了一种新的磁盘驱动器阅读机构———凸轮带传动机构。该机构具有结构紧凑,运动平稳等特点。文章通过算例详细叙述了该种机构作为软盘驱动器阅读机构的原理及机构设计的方法。     

铰链夹紧机构的创新设计

本文采用一套系统的综合新机构的设计程序,对铰链夹紧机构进行了创新设计,目的在于创造出与原始铰链夹紧机构类型相同的所有可行的新的铰链夹紧机构。文中,将一种现有的饺链夹紧机构作为原始机构,创造出20种新的铰链夹紧机构。这些机构可供工程技术人员在生产中选用。     

少齿差行星传动机构的同形异性机构

利用运动倒置法对渐开线少齿差行星传动机构进行变异与演化，并提出少齿差传动机构的同形异性机构。为说明两种机构性能差别，首先导出少齿差行星传动机构的正反行程机械效率的数学表达式，然后分析其同形异性机构－内平动齿轮传动机构的性能，论证了该机构是一种优于少齿差行星传动机械的新机构。     

变自由度机构分析及应用

论述变自由度机构的各种形式及其组成，分析其改变自由度的控制方法及其应用。文中所述机构除了刚性构件外，还包括柔性以及起构件作用的其他形式构件所组成的广义机构。文中不对开链机构与闭链机构，刚性机构与柔性机构之间的转换方法进行了论述。     

整体式转向机构的时变可靠性分析与综合

转向梯形机构的运动精度直接影响到汽车的转向性能。考虑转向机构中存在的不确定性因素,采用机构运动时变可靠性理论对整体式转向机构进行运动分析与综合,提出一种考虑不确定性因素影响下高精度真实转向机构的设计方法。在机构运动分析的基础上,建立了考虑机构构件尺寸为随机性变量的机构运动误差概率模型,推导了转向机构运动时变可靠度分析的解析模型,并由此建立了机构时变可靠度概念下的可靠性综合模型。最后给出数值实例验证了基于机构时变运动可靠性优化综合方法的有效性和稳健性。     

用于机械设计基础课程的组合传动创新教具设计与研究

针对传统教具功能单一、无法展示运动过程等问题,介绍了一种专门用于机械设计基础课程的组合传动机构创新教具。该教具通过特定的组合方式,将带轮机构、齿轮传动机构、行星轮系、曲柄滑块机构、螺旋机构、蜗轮蜗杆机构、凸轮机构等课程涉及的基本机构组合在一起,并使用同一个电机驱动,实现了机构的同步运转。通过调速电路控制电机的转速,使传动机构可以在不同的速度下运转,从而满足教学需要。     

220kV断路器操动机构性能及检修

操动机构作为断路器的重要组成部分,了解不同类型操动机构的性能特点及检修方法可有效保障断路器的正常运行。该文首先介绍不同操动机构类型的特点,再提出操动机构常规检修要点和重点检修要点。当前多数200kV等级的断路器配备的操动机构可分为弹簧操动机构、液压操动机构和气动机构三种。文章就针对以上三类220k V断路器的操动机构性能及检修策略谈谈自己的看法。     

大跨度桥梁典型断面颤振机理

针对桥梁颤振机理研究的关键问题即颤振驱动机理和颤振形态，建立了一种能同时研究桥梁振动特征参数与断面气动外形参数的定量关系，以及颤振发生过程中和颤振发生点各自由度运动耦合效应的二维三自由度耦合颤振分析方法．然后，以这种方法为理论工具，从新的角度对闭口箱梁和分离双主梁两类典型桥梁断面的颤振机理问题进行了研究．在颤振驱动机理和颤振形态研究中，澄清了以往模糊甚至错误的认识，得到了有意义的结论．     

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．     

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.     

基于接触单元法的复杂机构有限元分析

针对混合臂式高空作业车作业臂的复杂构型,提出以三维接触有限元方法分析其强度.为了验证三维接触单元建模方法的有效性和分析影响结构应力分布的因素,首先以此方法对简支梁进行强度分析,并与传统的自由度耦合法、界面单元法和理论解析方法的分析结果进行比较.结果表明:接触单元法具有更高的精度;接触摩擦系数和接触刚度因子对全局应力分布的影响很小,与理论分析结果的最大误差小于7%,而接触面间穿透量的允许误差因子的影响可以忽略.最后使用包含摩擦的接触单元法建立作业臂的有限元分析模型,其中的液压缸支撑采用实体单元和弹簧单元综合建模的方式.通过与实验结果进行比较发现,有限元分析结果的误差低于15%,证明了此分析方法具有良好的精度和实用性.     

基于螺旋理论的机构自由度自动分析

为了实现机构自由度快速自动分析,将字符、符号等自动转变为字符变量的方法和便于局部自由度分析的参数输入原则,并由此分析自动构建运动螺旋集及相应约束螺旋集的算法;然后提出局部自由度、公共约束、冗余约束及整个机构自由度的自动分析算法;最后得出机构中存在局部自由度的充要条件。用该程序自动分析了61个各类机构的自由度,计算结果完全正确,且计算效率高,可输入含任意字母与数字组合的字符变量、简单运算符和三角函数的表达式,可用于自动分析计算平面、空间、单环及多环机构的自由度。     

模态分析中输电铁塔模型的进一步简化

以缩减输电铁塔模型动力自由度为目的,基于静力凝聚技术,在已有研究的基础上,考虑将现有模型的主要动力自由度中的竖向分量凝聚掉,使动力自由度再减缩1/3.将凝聚掉竖向动力自由度的有限元模型称为简化模型,利用MATLAB语言编程,对简化前后输电铁塔结构模型分别进行了模态分析.研究结果表明:简化前后输电铁塔结构模型的整体模态具有良好的一致性,凝聚掉主要动力自由度中的竖向分量,对整体模态分析结果的影响很小.今后在对输电铁塔模型进行模态分析时,可以忽略竖向动力自由度的影响.     

机构封闭组合与创新设计

串行连接和并行连接的基本机构是单自由度机构.根据机构的结构原理和组成原理,按其连接方式,提出了单自由度机构与多自由度机构的组合称为封闭式连接组合的观点,并用两自由度机构和单自由度机构的组合实例进行了说明和论证.所提出的封闭组合方法不但增强了机构组合方法的可操作性,而且有利于机构创新设计.     

基于2-PCR2-UPS并联机构的运动学分析与工作空间

针对当前快递行业每天需要大量的工作人员对快递件进行码垛、分拣，提出一种2-PCR＿2-UPS非对称的并联机构，同时可运用于其他行业产品的码垛与分拣。利用SolidWorks软件中对2-PCR＿2-UPS并联机构进行建模；根据螺旋理论对2-PCR＿2-UPS机构的自由度进行分析，并结合修正的G-K(Grübler-Kutzbach)公式验证其正确性；在求解机构的运动学逆解过程中主要运用闭环矢量法，使用MATLAB程序语言绘制得出机构工作空间；在Adams软件中建立虚拟样机进行仿真分析。结果表明：2-PCR＿2-UPS机构有3移(沿着X、Y、Z轴方向上的移动)和1转(围绕Z轴的转动)的4个自由度，工作空间呈现对称分布、范围较大，运动性能良好；2-PCR＿2-UPS机构结构简单、快捷，工作空间大，可以代替人工进行码垛与分拣工作，大幅提升工作效率。     

统计学中自由度概念的认识

样本统计量的自由度是统计学中的基本概念。不同的样本统计量有不同的自由度,其差别来自于样本统计量的结构。以样本方差为例,证明了样本统计量是统计量中包含的独立样本信息的个数。     

Mechanisms of extensive spatiotemporal chaos in Rayleigh-Benard convection

Spatially extended dynamical systems exhibit complex behaviour in both space and time--spatiotemporal chaos. Analysis of dynamical quantities (such as fractal dimensions and Lyapunov exponents) has provided insights into low-dimensional systems; but it has proven more difficult to understand spatiotemporal chaos in high-dimensional systems, despite abundant data describing its statistical properties. Initial attempts have been made to extend the dynamical approach to higher-dimensional systems, demonstrating numerically that the spatiotemporal chaos in several simple models is extensive (the number of dynamical degrees of freedom scales with the system volume). Here we report a computational investigation of a phenomenon found in nature, 'spiral defect' chaos in Rayleigh-Benard convection, in which we find that the spatiotemporal chaos in this state is extensive and characterized by about a hundred dynamical degrees of freedom. By studying the detailed space-time evolution of the dynamical degrees of freedom, we find that the mechanism for the generation of chaotic disorder is spatially and temporally localized to events associated with the creation and annihilation of defects.