关于平面机构自由度计算几种情况的讨论

讨论了平面机构在某些特定位置及特定尺度配置情况下,如何运用切贝谢夫一克鲁伯公式计算其自由度的方法,进而阐述了平面机构的封闭链结构特性以及怎样利用封闭链结构特性来计算平面机构的自由度问题。     

平面机构自由度新算法的参数选取原则

要实现平面机构的确定运动,就必须保证机构的自由度数大于零且机构自由度数等于机构的原动件数,因此准确求出平面机构的自由度数至关重要。通过对平面机构在局部自由度、虚约束、多环等一些特殊情形下的自由度求解分析,证明了欧阳富等人提出的平面机构自由度数求解公式的正确性和实用性,并确定了其参数在实际计算中的选取原则。     

对平面机构自由度计算公式的讨论

主要对平面机构在进行自由度计算时常出现的一些特殊情况进行了讨论，通过对一般机构建立数学模型即用机构中广义座标虚位移的线性方程组的系数矩阵求秩的方法来确定平面机构自由度，以解决工程设计中对特殊的平面机构的自由度的确定。     

对平面机构自由度计算公式的讨论

主要对平面机构在进行自由度计算时常出现的一些特殊情况进行了讨论，通过对一般机构建立数学模型即用机构中广义座标虚位移的线性方程组的系数矩阵求秩的方法来确定平面机构自由度，以解决工程设计中对特殊的平面机构的自由度的确定。     

空间与平面机构的结构分析及控制

阐述了空间机构与平面机构在分析，计算上的共同特点，并在分析和计算上将空间机构和平面机构统一起来，不仅能对已有的要机构进行分析计算，而且也为设计新的机构提供了一种方法。     

一种2R1T类球面并联机构的瞬时速度分析

对一种2R1T（R表示旋转,T表示平移）的类球面并联机构进行了瞬时速度分析. 由于机构的动平台中心与基座中心始终关于过3个球关节的平面对称,利用几何法很容易获得动平台的位置解,然而机构的瞬时速度的计算则相对复杂,尤其是角速度的计算严重依赖姿态矩阵或完整雅克比矩阵的正确求解,并且计算效率低、容易出错. 为此,采用Riemann对称空间理论方法,从机构子链旋量系的对称性出发,建立各子链关节运动的约束,从而简化机构动平台瞬时速度的计算,机构所有可能的瞬时速度组成了一个线性空间,这个空间的基正好解释了机构的瞬时自由度. 最后,给出算例验证了该方法的正确性和有效性. 通过ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,机械系统动力学）软件仿真与理论计算对比,角速度误差控制在-0.004~0.006 rad/s以内,线速度误差控制在-0.01~0.015 mm/s以内,采用对称空间理论方法计算瞬时速度用时5.187 s.     

并联式髋关节康复机构设计及分析

在分析人体髋关节的结构特点和运动机制的基础上,提出采用一种3-UPU空间并联结构来设计髋关节的康复机构。基于旋量理论,对该机构的自由度进行了计算,同时对该机构动平台的位置和速度进行了分析和计算。该并联机构具有3个转动自由度且满足转动轴线交于一点,可用于实现髋关节3个转动自由度的康复训练。该分析为下一步的机构奇异分析和运动空间分析打下了基础,同时为并联机构的研究提供了新的思路。     

空间与平面机构的结构分析及探讨

阐述了空间机构与平面机构在分析、计算上的共同特点，并在分析和计算上将空间机构和平面机构统一起来，不仅能对已有的机构进行分析计算，而且也为设计新的机构提供了一种方法．     

平面高副机构的数综合及型综合

以平面高副机构及结构公式为基础，给出了三个原则，较详尽地介绍了自由度Ｆ＝１，２，高副数目ＰＨ＝１，２，３，４的平面高副机构的数综合方法，通过图、关联矩阵及运动链之间的转换关系按Ｍａｎｏｌｅｓｕｅ Ｎ Ｉ的方法讨论了机构的型综合问题。     

一种新型二自由度缩放机构的分析与仿真

先是列举了几种典型的缩放机构,然后对缩放机构的工作原理进行分析,得到了缩放机构设计的基本经验.在此基础上,提出了一种基于四杆机构相似的新型二自由度缩放机构,新机构不仅能够实现平面内二自由度的轨迹缩放,而且具有结构简单紧凑,同类机构构型种类较多,易于实现惯性力平衡,易于实现平面缩放机构向空间缩放机构的扩展等优点.此外,通过理论分析得到了此缩放机构的工作空间.最后使用ADAMS软件对机构的缩放功能和工作空间进行了仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

新型3-TPS并联机器人平行机构的约束与运动学分析

目的为完善并联机器人理论．解决并联机床产业化关键技术．方法用螺旋理论方法分析平行机构的约束特性，并计算其自由度；用空间坐标转换理论推导出平行机构的雅可比矩阵；用仿真方法分析了机构的奇异性，获得工作空间的可操作度变化范围．结果新型3-TPS并联机器人的动平台只能作沿Y、Z两轴的平动和绕Y轴的转动。平行机构有3个自由度．结论由于平行机构对并联机器人的约束，使新型3-TPS并联机器人具有3个自由度，通过雅可比矩阵和机构奇异性的推导和计算，得到平行机构在工作空间中没有奇异形位和不定形位的结论．该方法可应用于类似并联机器人的结构设计与运动学分析中．     

机构自由度计算问题的分析研究

提出了现有《机械原理》教材中机构自由度计算公式中存在的一些值得研究和改进的问题,在此基础上,重点论述了机构自由度计算方法,提出了一个具有普遍意义的,对各种机构自由度计算问题都适用的公式,从而基本解决了各种机构自由度计算问题和用不同方法计算同一种机构的自由度其结果不同的问题。     

机械运动网络的结构分析

分析运动链节和回路的自由度与约束．建立运动网络自由度计算法及其结构方程、得出链节具有七个自由度的新概念，讨论了自由度和约束的时空性，形成以运动链为基础的结构分析体系。     

含有齿轮副平面机构自由度的计算

通过对齿轮副的约束情况进行分析，提出齿轮副在不同的情况下应分别看作高副或低副，从而可以应用平面机构自由度的计算公式直接计算含有齿轮副平面机构的自由度。     

Topological Configuration and Rotation Analysis of the Three Order Rubik''s Cube

三阶魔方拓扑结构与旋转分析

侯雨雷^1，2 ，周挺¹ ，张国兴¹ ，李明¹ ，曾达幸^1，2

(1. 燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛 066004；2. 河北省重型智能制造装备技术创新中心，河北 秦皇岛 066004)

摘 要：

三阶正方体魔方机构具有可重组、变自由度等特点，对其自由度的准确描述是研究的难点。本文以三阶正方体魔方为研究对象，基于拓扑学和图论的方法构建邻接矩阵，描述魔方单层转动过程中拓扑构态的变化规律。定义纠缠自由度的概念，建立邻接矩阵的集合，将魔方自由度的确定归结于寻找邻接矩阵集合中非零元素的数目，从而对魔方在任意状态下的自由度予以描述。结合魔方的转动识别，提出使用素数描述魔方转动的方法，计算简单，便于计算机处理。本文研究工作是对魔方从机构学角度研究的有益探索，对于其它变自由度复杂机构的研究具有借鉴意义。

关键词：魔方机构；拓扑；邻接矩阵；自由度；素数

     

一种新的结构矩阵缩聚迭代法

为了给有限元模型降阶,使有限元模型的自由度和实验模型的自由度相一致,从修改后的系统的特征方程出发,推导出一个新的反映主副自由度变换关系的计算动力缩聚矩阵的迭代公式．通过数值计算,与已有的动力缩聚迭代公式相比,它的收敛速度更快,而且稳定性好、精度高．     

气-固流化床中颗粒碰撞压力信号自由度的确定

混沌理论中,体系的自由度与体系的某个变量的信号的时间序列在相空间重构中的最小嵌套维具有等同性,根据这一概念,用Ｌｉａｎｇｙｕｅ Ｃｈａｏ提出了确定无标度时间序列的最小嵌套维的方法,通过对气－固流化床中颗粒碰撞压力信号的无标度时间序列在相空间重构中最小嵌套维的计算,确定了气－固流化床中颗粒碰撞压力的自由度为８。     

矿层位态要素解析计算新公式

根据 3点 (3个钻孔 )的坐标值来确定矿层的走向和倾角 ,是研究并阐明矿层形态及空间位置最常用的方法之一 .朱晓岚教授编著的《矿体几何学》中所给出的解析计算公式有不完善之处 ,本文提出矿层位态要素解析计算的新公式 ,从而为解决此类问题提供了方便     

空间三自由度柔顺并联机构设计与仿真分析

刚体替换法是柔顺机构设计重要方法之一。基于刚体替换理论,选取合适的空间机构构型,选用合适的柔性铰链替换刚性运动副,依据KutzbachGrubler理论计算空间并联机构自由度,进而设计了一种三自由度柔顺并联机构微动平台。利用ANSYSWorkbench有限元分析软件对柔性支链和微动平台进行位移和应力分析,并得到动平台输出端节点位移数据,验证了三自由度柔顺并联机构的运动精度满足设计要求。通过分析获得的参数为多自由度柔顺并联机构优化提供了参考,同时可为多自由度柔顺并联机构设计提供借鉴。