类Exechon并联机构模块可重构概念设计与运动学分析

可重构与模块化设计是实现并联机构多功能、提升装备加工柔性的关键技术.受商用Exechon并联机构模块优异性能的设计启发,在其变异机构Exe-Variant的基础上,应用机构变异思想提出两种类Exechon并联机构模块——Exe-Ⅰ和Exe-Ⅱ.基于可锁定关节、模块化支链以及可重构并联机构的设计思路,依次开展Exechon、Exe-Variant、Exe-Ⅰ和Exe-Ⅱ等4种类Exechon并联机构的模块化、可重构概念设计.针对以上并联机构模块进行运动学分析:运用螺旋理论分析类Exechon并联机构的系统螺旋系,构建类Exechon并联机构的系统全雅克比矩阵,依次分析机构自由度和奇异性;通过矢量闭环方程推导其逆运动学模型和动平台连带运动;以"分层切片"的工作空间搜索方法预估其工作空间.运动学对比分析表明:对类Exechon并联机构模块开展的可重构设计,保留了并联机构的自由度类型和结构奇异性特征,并显著改善了部分类Exechon并联机构的逆运动学连带运动的复杂程度以及动平台可达工作空间的分布.最后,借助3D打印技术制作了Exe-Ⅰ并联机构模块的原理样机,运动学精度实验结果与理论分析结果吻合较好,数据的绝对误差在±0.4 mm以内,并且其相对误差不大于实验值的3.2%,验证了运动学分析的正确性.本文提出的可重构与模块化概念设计,可为类Exechon并联机构模块的高效可重构设计及其工程应用提供关键技术支撑.     

基于Matlab的轻型无人直升机V带传动张紧机构分析

无人直升机因其机动灵活的飞行方式,得到了广泛应用。V带作为轻型无人直升机传动系统中的重要组件,与齿轮减速器相比,具有轻量化和传动比选择范围较宽等优势。为了提高V带传动组件的可靠性,并为直升机在线监测提供理论基础,阐述了V带张紧机构的设计原则,并对V带张紧机构进行了参数化建模。最后,采用MATLAB软件对该参数模型进行了仿真分析,结果表明V带设计参数对V带基线长度与张紧机构工作行程之间关系曲线的影响很小。     

集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计

为发展一种集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计方法,基于显模型跟踪控制技术,在反馈控制模块引入旋翼运动信息并采用旋翼/机体控制增益的最优化设计提升直升机动稳定性,采用旋翼前馈增强控制提升直升机操纵频率,提出基于有效跟踪的显模型参数设计方法提升直升机小幅高频和中等幅度姿态控制的操纵品质。最后,基于高阶飞行动力学模型分析直升机操纵品质,结果表明：将旋翼控制用于直升机飞行控制设计能够在保持系统稳定性的同时提升操纵频率,直升机纵、横向操纵响应带宽分别提升18%和10%,纵、横向姿态快捷性分别提升25%和20%。     

微型无人直升机旋翼操纵机构设计及分析

针对微型无人直升机体积小、载重量轻的特点,论述了一种利用惯性力的作用和材料的弹性性能对旋翼进行操纵的机构。该机构对电机驱动力矩的变化反应灵敏,能够满足控制微型无人直升机各种飞行模态的需要。考虑离心力的影响,应用Hamilton原理建立了桨叶的摆振运动方程,并用广义Galerkin法对方程进行求解,分析了微型直升机旋翼桨叶变速度旋转时在摆振平面内的弯曲振动。结果表明:轴心到桨叶根部的回转半径和旋翼的变速度回转对桨叶变形有影响;旋翼初始回转角速度对桨叶的摆振频率有影响。     

一种基于3-UPS并联机构的六维控制器运动学分析

对基于3-UPS并联机构的六维控制器进行了运动学分析,计算求解了3-UPS并联机构运动学正解和反解,同时运用MATLAB软件对其进行了运动学仿真,仿真结果证明了机构运动学正反解的正确性.运动学分析结果将为六维控制器结构参数优化设计以及控制电路的设计提供理论依据.     

面向大型航空结构件的混联柔性制造系统概念设计与性能评估

为实现大尺寸弧形航空结构件的高效加工与快速装配,设计了一种弧形导轨加并联操作模块的新型混联柔性制造系统。首先,运用虚拟样机技术设计了柔性制造系统的结构方案。其次,建立了系统的运动学模型,推导了运动学逆解的解析表达,并分析了并联模块的奇异性;在此基础上,提出了一种基于"分层切片"思想的工作空间搜索方法,进而绘制了系统的可达工作空间。再次,采用子结构综合法建立了系统的弹性静力学模型,分析了典型位姿下并联模块在重力作用下的弹性变形,并对其进行了数值仿真验证。最后,提出了一种表征全局静力学性能的指标——平均位移指标,并用其评估了系统工作全域内的静力学性能。研究结果表明:该混联柔性制造系统兼具弧形串联机构工作空间大和并联机构刚度高、承载强的优点;在设计该混联柔性制造系统时,需特别关注重力效应引起的构件变形,且应着力提升并联模块沿x轴方向的抗弯能力和绕y轴方向的抗扭能力。     

三维纺织复合材料缝合机械手系统——末端机构的设计与理论分析

为了缝合三维纺织复合材料预型件,提出了在机械手末段安装单边缝合机构来组成缝合系统的加工方法.利用曲柄滑块机构、凸轮机构和四杆机构设计了单边缝合机构.介绍了它的工作原理和设计方法.利用复数矢量法进行了运动学分析.分析结果表明,该缝合机构满足设计要求.     

足球机器人运动分析与机构设计

通过对足球机器人进行运动学分析,建立了其运动学与动力学模型;针对其不能快速制动的问题,从受力角度出发实现了其优化设计,并对其中的挡球机构进行了创新设计,同时对高速时的跳动问题进行了分析,为设计高性能足球机器人提供了理论依据.     

森林环境下的无人直升机安全飞行控制

针对森林环境下受扰无人直升机的高度和姿态约束控制问题,提出了一种安全跟踪滑模飞行控制方法.为了使无人直升机躲避树木高度威胁并保持期望的飞行姿态,考虑无人直升机的高度和姿态约束,利用误差性能转换函数方法对约束进行处理.基于回馈递推方法和滑模控制方法设计了无人直升机的鲁棒跟踪控制方法,并采用李雅普诺夫稳定性分析方法证明了所有闭环系统信号的收敛性.仿真结果验证了所设计安全滑模飞行控制方法的有效性.     

Diamond并联机械手动力学仿真的Simulink实现

以Diamond并联机构为研究对象,建立系统的数学模型,并基于Matlab-Simulink模块集建立了该并联机构的运动学和动力学仿真模型。设置各项参数后,对该并联机构进行动力学仿真,得到了各构件的运动曲线和动力特性曲线。与其它方法相比,该方法建模方便,可直接观察机构运动特性变化,有利于对机构进行分析,为进一步研究机电联合仿真奠定了基础。     

具有可调整杆的混合动力机构设计

基于可调整机构的概念,提出一种改善混合动力机器综合性能的设计方法.将混合动力机构的一个杆设计为杆长在一定范围内可变的可调整杆,通过对可调整杆的杆长和控制电机的运动函数的综合优化,使系统在较小的控制电机扭矩需求下获得最佳的输出特性.提出具有可调整杆的混合动力机构的设计流程,并以一种混合动力七杆机构为例,对其设计步骤进行了说明.运用AD-AMS动力学仿真软件进行了实例验证,结果表明该法在不同工况下的有效性.     

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，还包括柔性构件以及起构件作用的其他形式构件所组成的广义机构．文中还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．     

一种内凸轮摇块式激振器原理与运动分析

介绍了一种新型两自由度内凸轮摇块式主轴激振器的传动原理 ,分析了该激振器的运动特性 ,为周向振动钻床激振器设计提供了一种新的传动方案 ,为该激振器的动力学分析与刚、强度设计奠定了基础     

一种内凸轮齿轮式主轴激振器的原理与结构

介绍一种输出运动规律为ω=ω0 ωAsin(at)的周向振动主轴激振驱动器的工作原理与结构 ;有效地解决了周向振动孔加工设备主轴激振驱动器设计的技术关键 ,为周向振动孔加工技术的产业化推广提供了技术保障     

一种新型内凸轮连杆组合机构的原理与尺度综合

阐述了双作用滚子摆杆从动件内凸轮连杆组合机构的原理与尺度综合方法,定义了平衡圆,给出了平衡圆半径与各杆件长度的关系式和凸轮理论廓线显函数表达通式。通过设计实例说明该方法简单实用。     

精确实现给定轧迹的混合驱动五杆机构

建立了混合驱动五杆机构实现轨迹的数学模型，并对该混合驱动五杆机构进行了逆运动学分析；以可控原动件加速度波动最小为目标函数，运用最优化方法，综合得到了混合驱动五杆机构的各杆长尺寸和伺服电机的转角函数。     

论中国的凝聚机理

漫长农耕文明孕育的祖先认同情结,演绎出＂家国同构＂的社会结构,这是中国凝聚的自然机理。以亲缘情感和乡土情结为纽带的自然凝聚,凭借先秦诸子百家争鸣,转变为以崇尚合和为纽带的文化凝聚,中国的凝聚力有了更加坚实的文化根基。     

基于输出力(力矩)特性要求的机构设计性能的分析

依据按输出力(力矩)特性设计机构的理论,通过利用计算数学的方法,探讨了用该理论设计凸轮机构、连杆机构时对机构性能的影响以及实用范围,并根据机构固有的特性对结果进行了分析．研究表明：通过不同的设计方法,可以得到一些一致的结果,但由于设计的出发点不同,也会出现一些不同的结果．按不同的方法进行机构设计时,也存在着不同的实用范围．     

空间RSSR(RSS′R)机构有曲柄存在的条件

以空间RSSR(RSS′R)机构为讨论对象 ,为达到便于研究该空间机构的目的 ,确定了建立坐标系的原则和方法 ,并以连杆长度为目标函数探讨了不同条件下曲柄存在的条件 .     

一种新型内凸轮摇块组合机构的原理与尺度综合

介绍了一种新型内凸轮摇块组合机构的传动原理,建立了平衡园的概念,给出了该机构的尺度综合方法,为周向振动激振器的设计提供了一种新的传动方案和技术保证。该方法简单实用,所设计的激振器工作稳定可靠,振动频率高。