针对多机械臂协作系统模型的协作空间及奇异点问题,采用蒙特卡罗法和包络法进行分析。采用标准D-H参数法建立坐标系,在Matlab中建立机器人运动学模型,求出机器人的正运动学方程;采用蒙特卡罗法得到各机械臂的工作空间,采用包络法提取公共区域点,得到多机器人协作系统的协作空间及各个机械臂在协作空间内的关节角范围;提出了一种计算可操作度的算法,根据该算法计算分析了多机械臂在协作空间内的奇异点分布情况。采用Matlab/Robotics工具箱搭建仿真平台,并编写算法进行仿真分析,验证了多机器人协作系统运动学模型的正确性和合理性,证明了所提出的算法的可行性;为后续的协调操作和规避奇异点的轨迹规划奠定基础。

研究了在烟草机械清洗设备中使用的一种摆动支点可变的平底从动件凸轮连杆组合机构。该机构将摆动从动件的枢轴安装在轨迹方向可调的滑块上,从动件进行复杂的平面运动,其输出角度的运动范围可根据输出要求进行调整。为了综合该机构,首先,建立了相关模型;然后,采用反转法和包络理论,推导了凸轮轮廓坐标求解模型;最后,选择相应的从动件运动规律,计算相应的凸轮轮廓坐标,通过插值得到整个凸轮轮廓曲线。利用该过程设计了实例机构的运动凸轮,并通过运动仿真进行了验证。研究工作解决了实际装备的设计问题,也丰富了凸轮-连杆机构的设计理论。

本文介绍了运用UG技术进行加工丝锥螺旋槽成形铣刀廓形的设计原理和步骤,准确地做出铣刀回转面与丝锥螺旋槽的接触线——空间曲线。利用这种方法,通过已知的螺旋槽丝锥端面槽形,创建丝锥沟槽3D模型,依据包络法加工原理设计出成形铣刀。

为了促进高性能面齿轮传动技术的发展,对点接触面齿轮传动进行承载接触分析。建立了点接触面齿轮传动的坐标系,推导了传动中接触点方程,实现了传动中面齿轮上接触点位置的仿真。利用曲面上任意点处主曲率的计算方法,得到了传动中圆柱齿轮和面齿轮上接触点处主曲率的变化规律。根据布希涅斯克问题的求解方法,给出了传动中面齿轮上接触区域的椭圆长、短半径、中心最大变形量、最大压应力以及载荷分布的方程,分析了接触中心最大压应力的变化规律,实现了接触斑点的可视化仿真。

根据微分几何和齿轮啮合原理,由针齿及给定的运动,建立了少齿差行星传动的啮合方程及齿廓的通用方程;推导了摆线针轮行星传动的正确啮合条件、啮合线、重合度和啮合端点的计算公式;详细研究了针轮与行星轮为正、负一齿差、二齿差、三齿差等典型少齿差行星传动的共轭啮合理论.提出了形成内摆线和外摆线的通用方法—包络法.同时,给出了摆线针轮行星传动的正确啮合条件,并讨论了啮合线和重合度.研究结果对于摆线针轮行星传动的设计,加工具有重要意义,并对其他少齿差行星传动的啮合理论研究具有参考价值.

对轧辊斜轧波纹管这一过程进行运动分析,根据曲面包络理论并结合空间坐标变换法对斜轧波纹管轧辊螺旋孔型曲面方程进行研究,获得其数学模型。然后利用MATLAB软件对轧辊螺旋孔型曲面数学模型进行描述,得到孔型曲面的一系列数据,编辑程序对孔型曲面的相关数据进行处理,再将处理后的数据导入到PROE软件中,建立轧辊三维模型。最后将轧辊三维模型导入到VERICUT软件中,以轧辊模型为刀具对不锈钢管材进行轧制加工仿真,验证轧辊模型的可行性与有效性。

采用包络法对数控螺杆铣床螺旋面进行加工,用螺旋面方程精确描述螺旋运动,进而来控制数控铣床刀具刃形空间运动轨迹,包络加工出所需的螺杆螺旋面,运用LabVlEW软件对包络法实现数控铣床螺旋面加工进行仿真.仿真结果表明,该方法可以简单、精确地控制数控铣床实现复杂螺旋面的加工.

球头立铣刀球头刃部结构较为复杂,文中在SolidWorks软件环境中采用砂轮沿刃部曲线阵列,通过旋转切除的方法,实现球头立铣刀三维模型的建立.