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。     

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。     

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。     

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。     

空间机构自由度计算公式的研究

通过对传统空间机构自由度的研究,提出新的空间机构自由度计算公式。既可以求空间机构的自由度,又可以求平面机构的自由度。该方法使用方便,求解简单,为空间机构自由度的计算提供了可靠的理论计算公式。     

用对偶矢量计算开环机构末杆自由度的应用及算例

论述了用对偶矢量计算开环机构末杆自由度在机的机构自由度计算中的应用，并给出以这种方法计算各种不同类型闭环机自由度的算例。     

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。     

平面机构自由度新算法的参数选取原则

要实现平面机构的确定运动,就必须保证机构的自由度数大于零且机构自由度数等于机构的原动件数,因此准确求出平面机构的自由度数至关重要。通过对平面机构在局部自由度、虚约束、多环等一些特殊情形下的自由度求解分析,证明了欧阳富等人提出的平面机构自由度数求解公式的正确性和实用性,并确定了其参数在实际计算中的选取原则。     

包括2个新并联机构和一些反常机构的自由度分析

自由度问题是一个已经持续了150年的热点问题。本文目的在于说明如何用简单方便的公式计算那些高度复杂机构的自由度。本文集中分析了一些公认的比较难的现代并联机构和古典“反常”机构。运用以前所知的公式并不能解出这些机构的自由度。     

两自由度机构的可动性条件

以五杆机构为例，建立了两自由度机构的可动性条件及其计算方法。此方法可扩展到一般两自由度机构。     

平面变自由度机构的形成方法与实现形式

基于机构最小阻力定律,对平面变自由度机构的形成方法进行了研究与分析,提出了3种变自由机构形成方法,总结出了4种变自由度机构实现方式,并结合实例详细分析了平面变自由度机构的实现形式,为创新设计新型机构提供了思路与途径。     

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．     

多顶点三角形刚性折纸自由度分析

针对多顶点折纸机构自由度分析困难问题,提出了在多顶点折纸机构的自由度分析中,利用邻接矩阵分析刚性折纸自由度的方法;用邻接矩阵表示顶点之间的连接关系,通过引入消元矩阵,用矩阵乘法描述了确定运动状态的过程;通过计算顶点对应的行元素之和来确定约束的个数,避免了交叉折痕顶点自由度的计算误差;以分析单顶点4折痕折纸图案自由度为基础,拓扑到分析多顶点三角形刚性折纸图案自由度;最后,通过软件仿真验算刚性折纸图案自由度计算结果的正确性。     

微小型机器人的新型步行机构--柔铰五杆机构

基于微小机械设计的一体化思想，通过分析五杆机构在小范围运动状态下近似线性的传动特性，把平面多自由度的闭链五杆机构和易于实现尺寸生小型化的柔性铰链结合在一起，提出了一种柔铰五杆机构。给出了这一机构的设计理论和方法，并应用到微小机器人的步行机构上，对其进行了仿真验证。结果表明，这一步行机构是可行的。     

平面机构自由度说课

说课是目前在各高校广泛开展的教研活动,通过说课教师可以相互交流、相互学习,提高教学水平。本文平面机构自由度为例从说教材、说教法和学法、说教学过程三个方面阐述对说课的认识。     

挖掘机提升系统的动载荷计算

考虑到挖掘机提升系统多自由度模型下动载荷计算的复杂性,在设计初期,将提升系统的传动件如轴、齿轮和联轴节及结构件均视为刚性元件,只将提升钢丝绳视为弹性元件,并不考虑阻尼的影响,提出了将挖掘机提升系统的多自由度模型简化为二自由度模型.通过拉格朗日方程法对在堵转工况下斗杆垂直于动臂、斗杆全伸出位置进行计算,得出提升钢丝绳的动载荷系数,并与多自由度模型下求得的动载荷系数比较.结果表明,在初步设计中可用二自由度模型代替多自由度模型,达到简化计算的目的.     

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.     

具有偶数自由度的F分布函数的数值计算

给出了关于具有偶数自由度的F分布函数在偶数自由度方向进行递推的数值计算.它与常用的交替递推算法相比,减少了计算量和累积误差.针对该方法可能出现的超字长问题,亦提出了分析和解决办法.     

基于冗余自由度的数控加工轨迹运动分解

为降低曲面数控加工中机床运动轴的冲击,提出了采用具有冗余自由度的数控机床实现复杂曲面高速进给加工的思路,通过增加数控机床冗余自由度运动轴,以分解冲击较大机床轴的运动.本文对冗余自由度下机床各轴之间的运动分解原理进行分析,给出了冗余自由度下合成加工轨迹的计算和误差确定方法,并以计算实例验证了所提出思路和方法的有效性.