基于Jacobian矩阵的5UPS-RPS并联机构全域性能指标分析

提出一种由一个RPS约束分支和5个UPS主动分支构成的新型空间对称五自由度并联机构.为研究动平台和定平台半径变化对该五自由度并联机构速度性能指标的影响规律,利用虚设机构法求出机构一阶和二阶影响系数矩阵,并推导了速度和加速度表达式,利用推导的Jacobian矩阵对机构进行速度全域性能指标分析,并绘出上述性能指标图谱,得到动平台和定平台尺寸变化对并联机构性能的影响趋势,同时也得到所给动平台和定平台尺寸范围内速度性能较好的尺寸,为机构优化设计提供了理论依据.      

五自由度宏/微双重驱动并联机构及其运动学分析

提出了一种扫描电子显微镜用4-PSPS/PRPUR五自由度宏/微双重驱动并联机构,该机构可以实现三维移动和两维转动。采用螺旋理论分析了该机构的自由度,采用基于螺旋系线性相关性的并联机构输入选取判别方法,选取了驱动副并进行了合理性判别。在此基础上对该双重驱动并联机构进行了位置反解分析,结合其应用给出了数值算例,并进一步对该机构进行了速度、加速度分析,且给出了速度、加速度的数值算例。     

含恰约束支链的冗余驱动并联机构性能分析

针对航空航天领域大型异构件复杂曲面的高速铣削加工的任务要求,提出了一种新型1T2R的三自由度含恰约束支链的冗余驱动4-PUS-UP并联机构.对并联机构进行运动学位置逆解,求该机构的驱动雅可比矩阵和约束雅可比矩阵,进而构建量纲一致的雅可比矩阵.引入条件数、运动/力传递性能和刚度性能评价指标.通过算例绘制3-PUS-UP并联机构和该冗余驱动并联机构的性能分布图,并计算全域性能指标.结果表明:该冗余驱动并联机构的运动学性能优于3-PUSUP并联机构,具有更好的工程应用前景.     

3-SPS/PPS并联机构运动学分析

为了实现一种空间上三维转动和两维平移的运动形式,提出了一种3-SPS/PPS为构型的五自由度并联机构,该机构的驱动支链为SPS支链,约束支链为PPS支链.应用螺旋理论对3-SPS/PPS并联机构的支链进行了理论分析,对并联机构的自由度进行计算,求出了并联机构位置方程的表达式.通过三维建模软件建立了3-SPS/PPS并联机构的模型,利用ADAMS软件进行运动仿真分析,从而得到了3-SPS/PPS并联机构在逆解下的位移曲线变化图,同时得到了在正解下的位移、速度和加速度运动曲线图,验证了3-SPS/PPS并联机构的自由度,为并联机构的应用提供了理论参考.     

新型空间5自由度并联机构的奇异位形分析与规避

采用约束支链法设计了一种新型空间5自由度并联机构,用于实现动平台的三维移动和两维转动.文中首先利用螺旋理论分析了该并联机构的自由度,推导了机构的约束子矩阵和运动子矩阵,在此基础上建立了机构的完整雅克比矩阵;然后,利用该雅克比矩阵分析了机构发生奇异的条件,并通过选择动平台工作范围或改变结构尺寸,给出了规避并联机构奇异位形的具体方法;最后,通过数值算例验证了所提奇异位形规避方法的正确性和有效性.     

3-(P)US/PU 3自由度并联机构运动学优化设计

研究了一种带恰约束从动支链的3自由度并联机构的运动学优化设计.该机构采用3-PUS/PU拓扑结构,可实现一维平移和两维转动自由度.在构造出该机构全速度雅可比矩阵的基础上,以支链误差传递率为性能指标,在考虑必要机械约束的基础上,采用遗传算法实现了该机构的尺度参数优化设计,并给出相应算例.由实例可知,经优化得出的尺度参数合理.此优化方法同样适用于其他类似并联机构的运动学设计.     

改进型Delta并联机构连续刚度映射

基于机构势能的Hessian矩阵定义机构的刚度矩阵,建立了改进型Delta并联机构的连续刚度模型.这种模型与以往刚度模型区别在于,它不仅考虑了驱动铰链、被动铰链刚度和各个部件重力对机构刚度的影响,还考虑了机构位形变化和在广义外力下各个杆件弹性变形对刚度的影响,所以该映射模型更具有一般性和精确性.最后结合刚度矩阵瑞利商定义了并联机构刚度性能判定指标λ,通过刚度性能判定指标λ在工作空间不同位置和不同受力情况下的分布,对改进型Delta机构的刚度性能进行分析和讨论.     

4UPS+UPU并联机构运动学分析

并联机构的运动学是研究其动力学特性和控制系统设计的基础,运动学的求解过程对并联机构后续的运动学和动力学特性分析影响很大。基于欧拉变换法,对4UPS+UPU并联机构进行了运动学分析,推导出位姿、速度和加速度的解析表达式及Jacobian矩阵和Hessian矩阵。通过数值仿真,得到了在给定动平台运动规律下的驱动支链长度、速度和加速度的变化规律。仿真结果表明驱动支链长度、速度和加速度的变化曲线均过渡平滑,有利于驱动杆的控制,有利于保证的机构动态特性。     

一种基于新型4-UPS+PSPR并联机构的动感座椅运动学和动力学分析

提出了一种基于新型6自由度4-UPS+PSPR并联机构的动感座椅,该动感座椅由4条UPS型分支和一条PSPR型分支组成,通过将UPS型驱动分支布置在动感座椅的上、下侧,有效提高了动感座椅的转动能力。首先,介绍了动感座椅的构型特点,结合该动感座椅机构分支的闭环矢量方程,得到了机构的运动学反解,求解了动感座椅的速度和加速度,得到了动感座椅的Jacabian矩阵和Hessian矩阵,并采用逐次逼近法求解了该座椅机构的位置正解。其次,考虑了动感座椅各构件的重力和惯性力,采用虚功原理建立了动感座椅的动力学方程。再次,采用边界法求解了4-UPS+PSPR动感座椅的可达工作空间和姿态工作空间。最后,利用MATLAB软件计算了动感座椅的运动学和动力学,并在Simulimk环境下对动感座椅的运动学和动力学进行了仿真,仿真算例表明理论结果完全正确。本文中4-UPS+PSPR型动感座椅的分析方法同样适合于其他并联动感设备。     

一种新型两移一转非对称并联机构的运动学及静力学

对一种新型的两转--移非对称并联机构2uPu sPR进行了分析.分析了该机构的自由度,求解了该并联机器人的运动学正反解,得到了它的6×6雅可比矩阵和6×6×6的Hessian矩阵,从而求解出该机构的速度与加速度,其结果均为用矢量表达的显式形式,通过虚功原理求解了该机构的静力学.     

闭链机构机器人的运动分析和动力分析

本文作了单闭链结构机器人的运动分析和动力分析。作运动分析时,将单闭链分为左右两路,建立某一中间杆的位姿。速度和加速度恒等式,求出了从动关节的位移、速度和加速度关系式。在此基础上,导出了各杆速度和加速度计算公式。然后,应用Kane方程导出了单闭链结构机器人的动力学逆问题计算模型。     

蜗式凸轮机构的分度误差计算

以啮合理论为基础,导出了蜗式凸轮机构从动件(即分度转盘)在凸轮实际轮廓和实际机构尺寸诸因素的影响下,分度误差的计算公式。并结合实例,运用变形梯形加速度运动规律,通过微机计算,得出了该凸轮机构从动件的分度误差曲线。     

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。     

基于Kane方程的3SPS+1PS并联仿生髋关节试验机动力学研究

针对一种以空间对称3SPS+1PS并联机构为核心模块的髋关节试验机,为分析其动力学特性,基于凯恩方程法,从并联机构的运动学出发,建立了各主动支链与动平台中心点速度、加速度之间的关系。选取动平台中心点的速度和姿态角的导数为广义速率,得到了各构件的偏角速度、偏速度,考虑并联试验机的摩擦环节,建立了库伦摩擦模型;并通过得到的广义惯性力、广义主动力和广义摩擦力建立并联试验机的动力学模型。通过对动力学模型仿真得到主动支链的驱动力和驱动功率,并分析其动力学特性及摩擦力的影响。     

连杆机构计算机辅助设计

以 Auto CAD为支撑软件 ,利用 Auto LISP开发语言 ,建立了连杆机构计算机辅助设计系统(LGCAD) .该系统可以确定构件尺寸参数 ,验算机构最小传动角 ,绘制机构运动简图 .还可以通过改变输入参数 ,获得多种设计方案 ,进行比较选优 ,既保证了解析法设计的精度 ,又避免了繁琐复杂的公式推演及计算 .     

6-RSS并联机器人机构多目标优化设计

针对6-RSS并联机器人机构,以工作空间和速度全域性能为目标建立多目标优化模型,并使用改进的基于动态聚集距离多目标粒子群优化算法求解。为了快速有效地求解6-RSS并联机器人机构的工作空间,本文采用蒙特卡洛方法;为了求解带约束的6-RSS并联机器人机构多目标优化模型,将随机排序法引入基于动态聚集距离多目标粒子群优化算法。结果表明,该方法可以得到多个Pareto解供使用者选择,体现了多目标优化设计在并联机构设计中的有效性。     

电脑刺绣机新型挑线机构运动分析

以电脑刺绣机新型挑线机构为研究对象，推导了机构多位移矩阵迭代求解、机构速度和加速度的理论方程，详细分析了新型挑线机构的位移、速度、加速度特性曲线．结论显示加速度变化大是导致电脑刺绣机断线的原因之一．其推导方法与优化理论相结合可用于电脑刺绣机挑线机构参数设计，以改善加速度特性曲线，降低断线率．     

一种反馈式组合机构的运动分析及其仿真

首先分析了螺旋凸轮反馈式组合机构的工作原理，并推导得出该组合机构的位移函数、速度函数及加速度函数，探讨了求解这些函数的数值方法，分析指出，该反馈式组合机构的输出特性与螺旋机构的旋向、导程及凸轮廓线的形状等因素有关。同时，基于前述数学模型，开发了该机构运动学仿真应用程序，最后。通过算例对前述方法予以验证。     

微球聚焦测井仪推靠系统多目标优化设计

提出了基于极板速度、加速度以及推靠系统主传动机构传动角为优化设计目标的推靠系统优化设计方法。通过推靠系统的运动分析，根据实际工况，择优选取推靠系统中极板质心处的速度、加速度，作为推靠系统传动性能的评价参数。以此期望参数与推靠极板质心点处的运动速度差值均方根，加速度差值均方根，推靠系统主传动机构传动角差值均方根最小为目标，建立推靠系统的约束多目标优化模型。采用复合形-遗传算法中群体搜索策略和群体间个体之间的信息交换方法引入复合形算法中，来求解该约束多目标优化问题。获得了与期望值逼近程度较高、机构参数合理的测井推靠系统。最后，将优化结果与原设计的微球聚焦测井仪推靠系统进行动力性能分析比对，以验证其优化方法的正确性与有效性。结果表明，优化效果明显，对推靠系统的运动平稳性以及推靠极板的传力性能都有较大改善。