3自由度并联机器人控制简单,结构紧凑,便于设计和研究。为了探究并联机器人关节配置对工作空间大小的影响,以3-RSS与3-RUU两个Tau变种构型并联机器人为研究对象,分别用球铰和虎克铰进行分析,求解了3-RSS与3-RUU同轴驱动布局并联机器人的工作空间。首先,建立机器人简化模型,对其正向运动学进行求解;接着,分析了球铰与虎克铰的运动范围,以此作为关节的约束条件,求解了3-RSS和3-RUU同轴驱动布局并联机器人的三维工作空间,得出工作空间的边界。分析结果表明,同等尺寸大小的3-RUU同轴驱动布局并联机器人比3-RSS同轴驱动布局并联机器人具有更大的工作空间。为后续不同并联机器人的关节选型和工作空间的研究提供了理论和技术的支持。

可控变刚度柔性驱动机构具有柔顺性高、环境适应性强以及人机协同性好的特点。基于零长度机架四杆机构的传动原理,提出了一种变刚度柔性驱动机构,通过改变弹性体性质、弹性元件缠绕方式或配置方案,实现变刚度调节控制。通过构型分析、结构设计,建立柔性驱动机构的刚度和转矩模型,揭示了柔性驱动机构的刚度行为;利用拉格朗日法建立柔性驱动机构的动力学模型,并通过平均刚度求解获得频率理论结果;建立虚拟样机进行运动仿真,揭示了其性能特点,同时验证了理论分析的正确性。与其他同类设计相比,该柔性驱动机构具有小型化、轻量化的特点,适用性强,可以作为单独模块使用,也可以应用集成在外骨骼系统中。

针对目前串联型打磨机器人在打磨球面时存在刚度不足的问题,提出一种3-RSS同轴驱动布局并联机构工具型打磨机器人。同轴驱动布局是将驱动布置在同一轴线,主体由基柱和3组可以绕基柱旋转的机械臂构成,每个机械臂外接支链杆簇,3组支链杆簇与末端打磨头相连。通过构型分析、结构设计,建立同轴驱动布局打磨机器人模型,并对模型进行运动学分析,通过雅可矩阵分析奇异位置,获得打磨机器人的灵活工作空间;经过运动仿真,对比预设路径与仿真轨迹,进行运动误差分析,验证了驱动方案的可行性。研究结果为并联机构打磨机器人拓展工作空间、提高刚度提供了理论与技术支持。

针对变幅杆振动分析的一维振动求解理论和齿轮超声加工研究现状，提出基于三维弹性动力学方程，利用能量变分原理，采用里兹法求解特征值的方法，统一了圆锥、圆截面指数形和悬链形变幅杆的扭转、纵向、弯曲振动的固有频率和振型求解方法；计算了不同直径比、长径比变幅杆的四位有效数字无量纲固有圆频率。设计加工了大、中、小截面指数形变幅杆，并利用锤击激励法做了模态实验。对其一维欧拉一伯努利、三维振动里兹数值法、有限单元法、实验模态法进行对比分析，结果表明：三维振动里兹数值法求解结果比一维振动求解理论准确，可以作为其他数值求解方法的验证标准；为其他非均匀截面变幅杆的振动特性分析提供了一种新的求解方法。

本文对广泛应用于飞机上的典型通类零件进行分析,在达索公司的DELMIA软件提供的数字化制造工艺平台下,提出了以三维模型为核心的工艺信息模型,并基于MBD技术建立了通类零件的MBD设计和工序模型,模型上的MBD数据集分类整理,对三维模型在生产下游广泛应用具有指导意义。

以三维特征造型软件SolidWorks 2001为平台,采用模块化、参数化的设计思想构建堆垛机的相应模块的三维模型;以Microsoft Access为支撑数据库,Microsoft Visual Basic为开发工具,建立设计计算与三维模型的数据接口;采用有限元分析软件COSMOS进行结构校核,建立了面向仓储设备堆垛机的参数化设计系统.实践证明:该设计系统可显著提高设计效率与质量,可快速响应个性化的市场要求.

多种材料的阶梯环盘负载与变幅杆共同组成了功率超声纵弯谐振变幅器,在超声加工、超声处理等领域有着广泛应用。为了快速准确地对纵弯谐振变幅器进行设计,提出了一种基于Mindlin理论的变幅器设计方法。基于Mindlin理论求出了中厚环盘单元的位移、转角、弯矩和剪力的解析表达式。通过振动单元间的连续条件和边界条件,建立了纵弯谐振变幅器的振动模型与频率方程。基于该振动模型,利用MATLAB/GUI开发了纵弯谐振变幅器尺寸设计软件。通过理论计算设计了纵弯谐振变幅器,并进行了有限元模态分析、阻抗分析试验和超声谐振试验。仿真与试验的结果证明,基于Mindlin理论的纵弯谐振变幅器设计方法所设计的纵弯谐振变幅器的谐振频率与设计频率相符合,具有较好的设计精度,可为变幅器设计提供参考。

为得到更为有效的设计理论，将杯形工具变幅器分为圆锥形变幅杆、圆盘和圆管三部分，利用Mindlin中厚板理论求得圆盘的位移、转角、弯矩和剪力的解析表达式，并建立了圆锥变幅杆和圆管的位移与应力函数关系。通过振动单元之间的连续条件以及振动单元的边界条件，建立了杯形工具变幅器整体的频率方程。基于此理论设计了杯型工具变幅器，通过有限元模态分析、阻抗分析试验和超声谐振试验对设计理论进行了验证。仿真结果表明，变幅器的谐振频率与设计频率相符合；试验结果表明，谐振系统的实测频率与设计频率相符合。试验结果验证了杯形工具变幅器设计方法的正确性，为超声磨削系统的设计提供了理论依据。

大负载功率超声纵弯谐振变幅器在旋转超声加工、超声清洗、金属疲劳检测等领域应用广泛,针对大负载工具的应用现状,对阶梯环盘负载与变幅杆组成的功率超声纵弯谐振变幅器进行了设计研究。基于Mindlin中厚板理论,建立了纵弯谐振变幅器的振动模型,推导了频率方程与变幅器振型解析表达式,设计了不同材料大负载功率超声纵弯谐振变幅器。通过阻抗分析试验和超声谐振试验对所设计的变幅器进行了谐振特性研究。对比试验结果证明：大负载功率超声纵弯谐振变幅器的谐振频率与设计频率相比最大误差为4.95%,理论计算与谐振试验得到的三环盘振幅曲线的整体形态一致,零振幅位置最大偏差为6.51%,变幅器作纵弯谐振,为超声谐振系统的设计与应用提供了技术参考。