设计了一种新型含复合球副4-dof并联机构,求解了该机构的自由度。根据机构的结构特点,基于矢量法分析了该并联机构中各构件的运动。针对少自由度并联机构部分驱动分支中存在的约束力/矩,利用观察法判断这种并联机构中存在的约束力/矩。基于约束力/矩建立了此类机构的Jacobean矩阵,并推导了机构的Hessian矩阵,建立了含复合球副4-dof自由度并联机构的运动学模型。利用先进CAD软件对机构的运动学模型进行了验证。为含复合球副少自由度并联机构动力学分析和刚度分析奠定了基础。

针对4UPS/UPR少自由度并联机构的动力学建模问题,提出了基于旋量代数的动力学建模方法。首先,给出了旋量速度、加速度在物体坐标系及空间坐标系的表示形式,以此为基础将传统形式的牛顿-欧拉公式表示为旋量形式,并对其坐标不变性进行了证明。结合虚功原理,得到了并联机构包括动平台及分支的动力学Hessian矩阵,建立了其动力学模型,并给出了动力学耦合指标。结合数值算例,将理论计算结果与ADAMS仿真结果进行比较验证了上述动力学建模方法的正确性,并对4UPS/UPR机构动力学指标表征的物理意义进行了阐述。基于旋量的动力学建模方法形式简洁紧凑、易于编程,为其他机构的动力学建模提供了理论参考。

针对耦合型4UPS/UPR少自由度并联机构,分析了其自由度及耦合运动特性,给出了其旋量形式的一、二阶影响系数。借助于虚功原理及旋量形式的一、二阶影响系数,推导了4UPS/UPR并联机构,包括外力、重力及非广义关节驱动力的静力学方程。通过对静力学方程微分,建立了机构完整的柔度模型;并以此为基础推导了其方向刚度模型,给出了方向刚度极值存在的必要条件。分析了机构位姿、铰链点尺度参数及坐标系选择对方向刚度特性的影响;并给出了相应的数值算例进行验证。

为满足航空自动油门执行机构摩擦力矩的恒定,提高机载设备安全性和可靠性,设计恒定力矩摩擦阻尼装置。该装置采用β-Si3N4晶须增强铜基和陶瓷涂层结构钢作为摩擦副材料,并将摩擦副表面设计成一定的凹凸结构,以实现稳定的人感阻尼和离合器功能。试验表明,该恒定力矩摩擦阻尼装置可以提供不同的摩擦力矩,并可在一定时间内保持摩擦力矩和摩擦因数稳定,从而提高机载设备的寿命、可靠性和安全性。

提出了一种新型含平面分支的少自由度并联机构。建立了该并联机构的虚拟样机模型,并分析了机构的自由度及结构特点。通过对平面闭环分支及约束分支的速度解析,推导了机构的65;6的雅克比矩阵。综合考虑了平面分支中上、下横梁的弹性变形及SPR分支中约束力作用下的弹性变形对并联机构刚度的影响,建立了该机构的整体刚度矩阵。将理论解析解与软件Solidworks Simulation的仿真结果对比,验证了所建刚度模型的正确性,为含平面分支少自由度并联机构的开发和应用提供了理论基础。

迭代搜索算法（牛顿法或拟牛顿法）是求解并联机构位置正解的重要方法。由于分支的极限位置奇异,迭代搜索算法的搜索空间易于超出机构的工作空间,导致其在求解2RUS/2RRS这一类并联机构位置正解时失效。以平面串联分支为例,给出了具有一定通用性的消除分支极限位置奇异的等效方法,并将2RUS/2RRS机构等效为2UPS/2RPS机构进行正解求解。基于动平台转动角速度和欧拉角导数的关系,通过虚设机构法得到了等效机构4×4的雅可比矩阵。将初始位姿对应等效机构雅可比矩阵作为每次迭代的近似初值,能够进一步减少拟牛顿法的计算量,提高计算效率。最后,采用拟牛顿法中的逆Broyden算法对2RUS/2RRS机构的正解进行了数值验证。