曲柄摇杆机构和双摇杆机构的瞬心线解析法研究

针对平面四杆(体)机构的瞬心线与重载滚滑副机构构体接触面轮廓设计的关系,为了进行瞬心线的解析法研究,进行了以下研究。1)基于直线方程、矩阵运算和坐标变换导出了平面四体机构瞬心的计算式,即瞬心线方程。2)分析了无穷远瞬心和歧运动位。3)以曲柄摇杆机构为例绘制了瞬心线。4)根据双摇杆机构主动摇杆的摆动范围及运动的连续性,绘制了5种情况的瞬心线,没有绘出在歧运动位有可能出现的另一段。瞬心线图线验证了所推导的瞬心线方程。该研究可为滚滑副机构的接触廓线设计提供参考依据。     

平面复链的结构特征及其运动分析和力分析的状态变量法

本文以拓朴网络为基础,提出了平面机构结构类型综合方法。按照“复链是由ν个(基本回路数)单开链依次相加”的组成原理,给出复链结构分解方法及单开链结构因子⊿_j和结构特征数K。得到ν=1～4的平面复链全部结构类型共33种,其K仅为0、1或2。在结构分解得到的⊿_j>0各单开链上,取⊿_j个运动未知量为状态变量,使各回路运动分析可依次单独求解。依运动相容性条件,得到仅有K个状态变量的位移非线性方程组,并易求解。又给出仅含有K个未知量的速度(加速度)线性方程组的简化解法,特别给出K=1、2复链速度(加速度)分析的图解计算公式。在结构分解得到的⊿_j<0各单开链运动副中,各取|⊿_j|个未知支反力分量为状态变量,使各单开链力分析可依次单独求解。依力相容性条件,得到仅有K个状态变量的力(矩)平衡方程组,并给出简化解法,特别给出K=1、2的复链力分析的图解计算公式。本文进一步揭示了机构结构组成与其运动学、动力学之间的内在联系,提出的方法和原理完全适用空间复链。     

连杆机构轨迹再现问题求解方法的分析

平面铰链四杆机构轨迹再现问题的传统方法求解，理论上可满足轨迹上9个插值结点，但在给定5个以上插值结点时，求解就已十分困难，这与实际工程中机构在满足一定约束条件下最佳地逼近预定运动规律的要求相矛盾．为解决这一矛盾，根据实际工程要求，提出平面铰链四杆机构轨迹再现问题的最优化求解方法，分析、比较了最优化解法与传统方法的异同及其对问题求解的影响，并借助实例给出最优化求解的方法步骤。     

关于运用瞬心处理刚体的平面平行运动的动力学问题的意见

众所周知,刚体的平面平行运动的动力学问题可以从两个基本定理,即质心运动定理和对质心的动量矩定理出发,并引进适当的辅助方程(例如:只滚不滑,有约束方程υ_A+ω×r＇=0)来求解.而有一些力学教材或教学参考书,提出可以从对瞬心的动动量量矩定理出发来求解.本文试就“从对瞬心的矩定理出发,求解刚体的平面平行运动动力学     

跳跃机器人浮动基动力学模型及试验

研究了平面腿型跳跃机器人浮动基动力学模型的建立、仿真及试验问题.将跳跃机器人模型抽象成由三根均质连杆组成的平面跳跃机构,建立3个坐标系研究跳跃运动的变约束性.分别对支撑相和腾空相的运动模型进行分析,建立了Lagrange动力学方程.由于支撑相足尖与地面满足Pfaffian约束,因此将机器人足尖平移坐标与关节变量统一作为广义坐标,建立显含力约束的跳跃机器人浮动基动力学模型.确定跳跃运动约束方程和相互识别条件.通过仿真和样机试验说明了跳跃机器人浮动基动力学模型的正确性.     

非对称4自由度3SPS+PS并联机构平台的力结构性能分析

非对称4自由度3SPS+PS并联机构中,4条支链在联接动静平台四个角点,以该机构为研究对象,建立了机构模型与运动学模型,并得到运动雅克比矩阵。根据运动雅克比矩阵与力雅克比矩阵的对偶关系,得到机构的力雅克比矩阵。给定动平台的负载及位置,建立受力模型,分析当负载在作用点0°~360°变化时,四个移动副的受力情况。采用MATLAB软件画出其受力图。运动学模型的建立以及分析结果对该平台样机的控制以及强度校核有指导意义。     

盾构铰接装置的能控性研究

以某型铰接土压平衡式盾构机为研究对象,分析该盾构机铰接装置的机构组成,采用矢量法建立相应的静力学平衡方程,得到从驱动力到末端力的力映射矩阵;针对该力映射矩阵的秩不是满秩的特性,提出求解液压缸驱动力对能控末端力分量的控制方法;并研究在铰接装置的切口环以不同姿态运动时,液压缸驱动力对末端力的控制能力,得到3个能控的末端力分量,为能控末端力分量的动力学方程的建立奠定基础.     

复杂平面机构运动分析的角变量逼近法

将机构中的高级杆组的一个或几个多副构件离散化后将其划分为几个Ⅱ级杆组,根据机构运动的几何等同条件,通过逼近不同Ⅱ级杆组中的同一构件的角变量(角位移、角速度、角加速度),实现对复杂平面机构的运动分析,建立了一种模块化求解复杂平面机构的数学模型·该方法在逼近过程中实现了搜索方向及步长的自调整,使问题大大简化·程序运行结果验证了该方法的正确性和高效性     

平面铰链四杆机构的运动几何学模型

以微分几何学为基础，提出了平面铰链四杆机构的运动几何学模型．对于众多类型的平面四杆机构的运动几何学问题，只需求解最简单的基本机构的位移方程；然后通过角度参量变换模式，便可求得运动几何学参数，为其应用及动态仿真软件的编制提供了理论依据．     

基于模型预测的四角互联空气悬架协同控制

针对四角互联空气悬架难以发挥其多可控结构优势的问题,制定了适用于四角互联空气悬架的协同控制方法;针对四角互联空气悬架3个可控机构间相互耦合的问题,设计了MPC(模型预测)协同控制器;从各可控机构对整车性能的影响始终归结于悬架力的角度出发,设置MPC协同控制器的控制目标和约束条件,求解出同时满足3个可控机构的最优目标悬架力。结果表明：MPC协同控制器不仅解决了3个可控机构的协同控制问题,而且保证了整车性能相比于传统非协同控制得到了很大提高。     

小型航行体近水面纵向运动鲁棒控制

质量较轻的小型航行体在近水面运动时易受波浪力干扰,影响运动稳定性和控制精度,为抑制干扰,在建立纵向平面动力学模型的基础上,采用H_∞混合灵敏度鲁棒控制方法设计了小型航行体近水面纵向运动控制器,建立了近水面波浪力模型,并结合所建立的波浪力模型进行了小型航行体纵向运动控制的数学仿真和半实物仿真实验研究. 结果表明,所设计的控制器调整时间短,超调小,鲁棒性较强,可较好地解决小型航行体近水面航行时的波浪干扰问题,为小型航行体总体控制系统设计提供参考依据.      

考虑干涉的平面3-RRR并联机构的最优化工作空间设计

根据干涉对平面机构工作空间的影响,利用避免干涉设计方法,以平面3-RRR型并联机构为研究对象,建立了一种具有最大化工作空间的新型平面3-RRR并联机构,并对该机构进行数学建模分析。在建立杆件的运动模型的基础上,得到了机构干涉产生的条件,通过数值计算方法,得到杆件形状系数α1和α2变化对平面并联机构空间范围的影响规律。数值模拟了该新型平面机构的工作空间范围曲面,计算绘制了空间干涉范围图形。此外,使用解析方法对该机构的奇异位形进行了分析。解决了最小化机构运动干涉的问题,对机构运动空间进行了最优化,该最优化设计方法也可以应用于其他平面机构。     

半平面体弹性问题的自然边界元法

对于半平面体弹性问题,力学中一般并没有直接求解,而是由求解半无限楔形体问题间接得到其解答的。本文由双调和方程的格林函数及格林第二公式,通过自然边界归化得到半平面体弹性问题应力函数统一的边界积分公式,根据已知的面力条件,求得边界应力函数及其法向导数,代入积分公式即可直接得到半平面体在各种边界载荷作用下的弹性问题解答。     

基于粘结算法的电动汽车建模与仿真

为实现车辆动力学的高效精确求解,将多体动力学粘结算法引入动力学仿真求解过程中.通过对多刚体三摆机构及含有柔体部件的四杆机构进行拓扑解析、子系统分解与粘结,对粘结算法的理论与具体求解过程进行了系统说明;然后以某电动汽车为对象,运用粘结算法建立了包含前后悬架、车身及车轮在内的多体仿真模型,将整车系统分解为4个独立子系统;最后运用Matlab实现了整车的建模与仿真,结果验证了文中方法的可行性.     

静止的两层平面上正多边形中心构型的存在性

研究2N体问题静止的两层平面上正多边形中心构型的存在性,根据对动力学运动方程的分析,得出否定的结论.     

平面四杆机构的动力学概率分析

在平面连杆机构运动学概率分析的基础上,建立了平面连杆机构动力学参数的概率分析模型,给出了平面四杆机构运动副反力的概率数字特征值计算公式,并以一简单平面铰链四杆机构介绍了此模型的使用.整个模型以矩阵形式表达,避开了对机构输出表达式直接微分时复杂的数学运算,成功地解决了机构输出参数误差的相关性问题.     

四杆机构设计的一种解析法(二)

本文介绍在四杆机构中,当已知连杆的三个位置以及两铰链中心时,可根据连杆平面运动的原理,用平面解析几何的理论来设计四杆机构.     

关于运用运动定律的几个问题

动力学的基本规律是牛顿三定律,它研究运动及力的因果关系问题,动力学要解决的问题是已知力求物体的运动性质,或已知物体的运动情况求力,复杂问题是两者的相互交叉。下面就用运动定律求解有关问题谈点看法。     

一类两阶段甘油连续歧化过程的优化

研究了两阶段甘油连续歧化为1,3-丙二醇过程的优化问题.针对已有国内外文献计算的最优操作结果容易发生"洗出"现象(稀释速率大于0. 5 h~(-1))的不足,首先给出了两阶段甘油连续歧化为1,3-丙二醇过程的非线性动力学模型;然后针对两阶段甘油连续歧化为1,3-丙二醇过程,提出了与实际过程相符的稳态优化模型.该模型包含两个只有等式约束和有界变量约束的非线性优化问题.最后根据所建立稳态优化模型的特点,应用MATLAB软件的优化工具箱对其进行求解,得到了两阶段甘油连续歧化为1,3-丙二醇过程的最优操作条件.与已有文献结果相比,本文获得的计算结果更接近实际情况,即稀释速率不大于0. 5 h~(-1),不会发生"洗出"现象.     

基于传递矩阵法的足式机器人四连杆腿部机构正向与逆向动力学分析

为了保证足式机器人腿部机构的控制准确性与实时性，利用向量代数方法，对足式机器人四连杆腿部机构进行几何运动学分析；根据有限元形函数理论，建立足式机器人四连杆腿部机构典型构件的质量离散方法；在几何运动学分析的基础上，基于力矩平衡原理，分别进行正向与逆向动力学分析；利用线性变换原理并结合传递矩阵法，建立足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型，并利用Adams软件建立足式机器人四连杆腿部机构虚拟样机模型，进行正向与逆向动力学仿真实例分析。结果表明，所建立的足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型与虚拟样机模型3个油缸力与3个方向足底力的误差分别小于1%与3%,验证了所建立的足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型能够精确地求解油缸力与足底力。