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空间并联机构自由度的终端约束分析理论与数学描述方法

机构自由度是机构学中的一个重要概念,是机构设计时首先要解决的关键问题。机构自由度的计算以Kutzbach Grübler公式最具有代表性,成为机构自由度分析的基本方法。100年来,包括Kutzbach在内的许多学者对Kutzbach Grübler公式进行过多次的修改,但随着空间复杂并联机构的大量涌现,研究者还是发现,用这些公式和方法对许多新构思设计的空间复杂并联机构进行自由度计算时经常发生与实际不符的情况,反映了这些公式和方法在理论上的不完整性,迫切需要进行理论完善以解决并联机构设计中所遇到的这些困难。同时,原来的自由度计算公式不区分系统和具体构件,这既容易造成概念上的混淆,也不适合现代复杂空间并联机构发展的需要。本文在对机构的运动几何约束进行统一数学描述的基础上,提出了研究空间并联机构自由度的终端约束分析理论与数学描述方法。首先,从概念上将机构系统自由度与机构中末端执行器的自由度相区分,在此基础上指出并联机构末端执行器的自由  (本文共207页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究

随着空间并联机器人机构学理论、技术与应用的发展,空间少自由度并联机器人由于相对具有结构简单、控制容易和造价低等特点,而成为机器人研究领域的新热点。本文在国家自然科学基金的支持下,在分析国内外空间少自由度并联机器人研究与应用发展状况的基础上,对空间少自由度并联机器人机构学分析与输入选取的理论进行了较系统的研究。 本文对一种新型三维移动 3-RRUR 并联机构的运动学问题进行了研究。建立了3-RRUR 机构的反解方程及位置反解的表达式。研究了在杆长限制下的理想工作空间,并绘出沿 Z 向理想工作空间截面曲线和理想工作空间的三维实体模型。导出了机构的一阶综合影响系数矩阵,绘制了位移、速度的曲线。 采用螺旋理论,首先分别建立了 3-UPU 并联角台机构在初始位形下和沿 X 轴方向发生移动后的一阶影响系数矩阵。根据得到的一阶影响系数矩阵,给出了该并联角台机构在初始位形下和沿 X 轴方向发生移动后的速度和加速度方程,并绘制了对应的关系曲线;其...  (本文共158页) 本文目录 | 阅读全文>>

《农业机械学报》2014年06期
农业机械学报

5自由度空间并联机构运动学优化设计

引言5自由度空间并联机构是一类重要的少自由度并联机构,它与3、4自由度并联机构相比具有更加灵活的自由度,与6自由度并联机构相比具有更低的成本,在机械制造、航空和航天等领域具有广阔的应用前景[1-6]。空间并联机构的运动学性能是限制其工程应用的重要指标[7-9],而对空间并联机构进行运动学优化设计是取得较好运动学性能的重要手段。目前虽然国内外学者在并联机构运动学优化设计方面取得了一些理论成果[10-19],但大都只针对一个或一种运动学性能评价指标对空间并联机构进行优化设计,这导致相关的研究结果具有一定的局限性和片面性。因此,迫切需要开展基于运动学综合性能评价指标的优化设计以提高并联机构的整体运动学性能,推动机构在工程领域的实际应用。本文介绍一种能实现三维转动和二维移动的5自由度4-UPS-RPS空间并联机构,分别考察4-UPS-RPS空间并联机构的动平台和定平台上铰链点的分布角、定平台铰链点分布圆的半径、动平台铰链点分布圆的半径等...  (本文共5页) 阅读全文>>

《机械科学与技术》1940年30期
机械科学与技术

空间并联机构位置分析的连续法

空间并联机构位置分析的连续法刘安心,杨廷力(东南大学南京210096)(金陵石化公司南京210042)摘要本文研究了四类由平台式机械手转化得到的空间并联机构的位置正解问题。当输入给定时,这些机构转化为RRR—3S、RRP—3S、RPP—3S和PPP—3S等四种空间多环结构共包括RSSR、RSSP、PSSR和PSSP等四种基本回路。对每个基本回路,用坐标变换矩阵法建立回路方程,进而得到上述四种空间结构的位置方程组,引入连续法,直接求出每种结构的全部位置解。数据实例表明,RRR—3S结构与RRP—3S结构各有16组解,RPP—3S结构有12组解,PPP—3S结构有8组解。关键词空间并联机构,连续法,机械手中图号TH111引言由于串联机械手刚性差,驱动复杂且运动精度受负荷变化影响大,近年来国内外关于并联机械手及混合链机械手的研究日渐增多。并联机构作为并联机械手及混合链机械手的基本结构单元,其位置分析问题正日益引起机构学者们的重视。和开...  (本文共7页) 阅读全文>>

《机械传动》2014年01期
机械传动

一种2R1T空间并联机构及其位置分析

0引言少自由度并联机构具有结构简单、成本低、控制容易,并且具有刚度大、承载能力高、运动精度好等优点[1],因此,越来越受到人们的关注。目前研究较多的是3T(三平动)和3R(三转动)并联机构,而对既有平动又有转动的并联机构研究得并不多。早在1983年Hunt[2]提出的一类2T1R平面并联机构,可作为机器人操作机构,能实现沿x、y轴的移动和绕z轴的转动。近年来,一些学者也提出一些类似平动和转动的机构。刘辛军[3]提出一种能实现空间二个移动、一个转动的空间并联机构,建立起运动学正反解封闭形式,并对其工作空间进行了系统分析和研究。鲁开讲[4]通过分析3-RPS并联机构在奇异位形时动平台的微分运动与结构约束及关节约束的关系,得到机构奇异位形判别方程和奇异位形曲线方程。本文中我们对一种两转动、一平动并联机器人机构的运动特性进行了分析,基于其结构简单,奇异位形少,在工业机器人、并联机床和少自由度飞行模拟器等领域会有广泛的应用前景。1机构描述...  (本文共4页) 阅读全文>>

《山东大学学报(工学版)》2005年05期
山东大学学报(工学版)

基于变胞原理的并联机构微小化设计

0引言微机电系统【1】(MEMS)是在微电子工艺技术基础上结合其它特殊工艺发展起来的新学科.由于其巨大的应用潜力,是目前科技界的热门研究领域之一.涉及到航空、航天、军事、传感器技术、医疗器械、仿生机械和农用机械等领域.微机电系统是以微电子、微机械及材料科学为基础,研究、设计和制造具有特定功能的微型装置.而微机械是微机电系统中的重要组成部分.在微机械中,机构的微小化研究又是当今研究的热点和难点.但随着以平面制造工艺为主的微细加工制造技术的发展,以及微电子技术渗透到机械工程各个领域,使微小机构或易于微小化机构的设计与制造成为现实.1几个概念1.1变胞机构在机构运动的过程中,其拓扑结构特征至少发生两次及以上变化,且导致运动和动力特性发生巨变的机构称为变胞机构【2~4】(Metamorphic mecha-nism).机构的拓扑结构特征一般指机构的自由度数、基本回路数、运动链的耦合度、运动副类型、输入输出、高度可折叠可伸展及构件之间的连...  (本文共5页) 阅读全文>>