应用有限位置法对一种空间1T1R新型并联机构进行摆动力完全平衡设计与部分平衡优化。首先,根据并联机构拓扑结构设计理论,设计一种一平移一转动(1T1R)的新型并联机构,并进行拓扑分析和位置分析。其次,进行树的划分,确定连枝构件,通过求得该机构包含的两个子运动链(SKC)的质量矩,最终求出机构总的质量矩。然后,根据质量矩平衡条件,导出摆动力完全平衡方程组,求得各树枝构件的配重参数并进行完全平衡效果验证。最后,考虑实用原则,进一步研究摆动力部分平衡优化,采用遗传算法,求得最优配重质量和配重位置,并将平衡前后进行对比,通过计算可知机构质心轨迹在X、Y、Z方向上的波动分别减少了55.38%、26.17%、86.29%,摆动力在X、Y、Z方向上的波动分别减少了58.39%、67.11%、39.19%。

首先,基于并联机构拓扑结构设计方法设计了两平移两转动(2T2R)并联机构,其耦合度为1,并计算了方位特征(Position Orientation Characteristics,POC)集、约束度和自由度;其次,分析了该机构的拓扑特征运动学,求解了该机构的位置正解与位置反解,验证了正解与反解的正确性;最后,基于位置反解对该机构的奇异性、工作空间进行分析计算,得到了机构可能发生的奇异位置,并求得了机构的最大可达空间。这为机构的动力学和动平衡研究以及样机制造奠定了基础。

基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,设计了一种可用于抓取的新型三平移(3T)并联机构。首先,阐述了整个机构的设计过程并对机构的基本拓扑特征进行了分析计算,证明该机构包含两个耦合度κ为0的子运动链(SKC);接着,根据基于拓扑特征的并联机构运动学建模原理,以SKC为序,分别对机构的位置正、反解及其构型进行了求解与分析;然后,根据基于SKC的奇异性分析方法,计算分析了该机构每个SKC内部发生第一和第二类奇异时对应的奇异位形;最后,分析并选取出该机构内部速度传递因数指标较优的任务工作空间。研究为该机构后续的刚度、动力学分析及工程样机设计奠定了基础。

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计了一种可实现两平移一转动(2T1R)输出运动的半对称并联机构,并对该机构的方位特征集、自由度、耦合度3个主要拓扑特征进行了分析计算,表明该机构的耦合度为1。然后,基于序单开链(Single Open Chain,SOC)的运动学建模原理,求解了机构的位置正解,导出位置机构反解解析式;进一步根据导出的位置反解公式分析了该机构的工作空间及其转动能力,研究了机构发生奇异的条件;并对机构的速度及其加速度进行了仿真分析。最后,对机构应用于脚踝按摩仪的原理进行了分析。

机构的少输入-多输出特性不仅存在于空间并联机构而且存在于平面机构。剖析了工业中一些典型的具有少输入-多输出特性的平面机构,提炼、总结出4种平面机构的单输入-多输出特性,据此创新设计了一种单输入的轮胎机械手结构、改进设计了具有防护功能的单输入冲压机构以及简易高效的单输入落料装置。拓展了少输入-多输出机构的研究内容和范围,对设计其他的少输入-多输出平面或空间机构具有启发和借鉴作用。

根据基于方位特征集方程的并联机构拓扑结构设计理论,设计出一种运动解耦、低耦合度(κ=1)且具有较大转角的新型选择顺应性装配机器手臂并联机构(RPa3R)2R-2RSS,并对该机构进行拓扑特性分析。基于序单开链运动学建模原理,给出了该机构位置正解封闭解的代数法,同时导出机构位置反解,验证了位置正解的正确性。基于位置反解,对该机构的工作空间、转动能力和奇异性进行了分析。

为了提高精密机械手的操作柔顺性,提出了一种四棱柱型六自由度张拉整体并联机构模型,由4条刚性驱动支链、2条绳索驱动支链和2条弹簧支链组成。建立了机构的运动学模型,推导了机构动平台角速度、角加速度与欧拉角之间的转化关系;根据螺旋理论建立了机构的静态平衡方程,从而进一步推导出机构的刚度矩阵表达式,并得到矩阵数值解;运用虚功原理建立了机构的伪刚体动力学方程。最后,对机构的速度、加速度、动力学方程进行数值计算、仿真,验证了上述数学模型的正确性,为该机构动力学特性的深入分析和控制策略的研究提供了理论参考。

为提高光电产品自动视觉检测的准确性,研制了一种含冗余驱动支链的4SPS/S球面并联调姿平台样机。含冗余驱动支链的4SPS/S并联机构为调姿平台机构本体,具有绕动平台中心点的3个转动自由度,可以实现待检零件任意角度图像信息的获取。建立了该并联机构的运动学模型,导出了机构位置逆解方程和雅可比矩阵;基于雅可比矩阵的秩讨论了机构的奇异性,并验证了冗余驱动支链能消除机构内部奇异;基于雅可比矩阵的非冗余分解,提出了一种评价冗余驱动并联机构力传递性能的指标。分析机构动定平台球铰安装方式对机构运动学性能的影响,得到了机构姿态空间体积大、灵巧度好的动定平台球铰安装方式;设计制作了球面并联检测平台样机,分析并绘制了样机姿态空间以及灵巧度、力传递性能在姿态空间内的分布。结果表明,样机转动空间大,无内部奇异,灵巧度和...

胶液内含随机性气泡，胶液和容器的温变胀缩特性存在差异，因而传统定容量式灌胶精度低，用抽真空和温度补偿技术成本高，效果不理想。对此给出了称重式数控灌胶流水线结构，提出了自然液压控制规则，论述了最大液压和灌胶精度与自然液压因子之间的关系，用实验方法比较了传统的容量式灌胶、称重式恒压降和改进型自然液压灌胶，结果表明，改进型自然液压灌胶离散性好，无需性消耗低，成品率提高显著，所述流水线结构简单，制造成本低，具有精度高和稳定性强的特点。

研究了液体动压原理、直观演示液体动压现象，利用具有一定粘度的液体在两块作相对运动的板的楔形收敛间隙中可形成动压力的原理，设计并制作了简易而实用的液体动压实验装置，本仪器在相关流体压力、流体摩擦、流体润滑的课程教学、实验教学、科学研究中具有较大的实用价值。