基于Kane方法的Stewart传感器动力学及固有频率分析

通过线性化动力学方程并应用Kane方法,研究了Stewart传感器的固有频率．将Stewart传感器的上平台、上连杆、敏感元件及下连杆作为独立的子结构分别处理,依据矢量和张量理论对其运动学方程和动力学方程进行系统的推导,并经过简化导出Stewart传感器简洁的固有频率方程形式．为验证Kane方法的有效性,提供了MATHEMATICA数值算例．相比于传统的牛顿一欧拉方法及拉格朗日方法,Kane方法既简洁又高效,特别适合于计算机计算．     

3-DOF SMLT并联运动学机器的工作空间解析研究

针对 SML T并联运动学机器的结构特征 ,将闭式并联运动学机器分解为三个开式子链 ,基于解析几何理论和微分理论 ,分别研究其子空间 ,找出子空间的边界解析式。然后求三个子空间的交集 ,得到 SML T并联运动学机器工作空间的不规则几何形状 ,再进行圆整 ,由此创造性地提出 SML T并联运动学机器的圆台工作空间理论 ,并推导出圆台工作空间的边界解析式 ,最后通过数值算例验证该法的有效性。突破了此类并联机床工作空间求解困难的瓶颈 ,可有效地指导 SML T并联运动学机器的设计和优化     

平面平台型Stewart并联机构的奇异性分析

提出一种研究平面平台型Stewart并联机构奇异性问题的新方法.采用四元数描述旋转矩阵,并将矢量的坐标扩展为4维形式,通过分析动平台位置与姿态变量之间的耦合关系以及四元数的性质,得到采用8个二次方程式表达的运动方程组.应用该运动方程组进一步导出平面平台型Stewart并联机构的一种新的雅可比矩阵,通过对该新雅可比矩阵求取行列式,得到了奇异性轨迹关于位置姿态变量的解析表达式.根据奇异轨迹解析表达式就可以确定奇异轨迹在空间的分布情况,无论是位置奇异还是姿态奇异都是适用的.通过一个具体的计算实例来验证新方法的正确性.提出的新方法可用于所有具有平面平台的Stewart并联机构的奇异性分析.     

基于C语言基础的宏程序编程

用户宏指令编程是FANUC系统所提供的一种先进的编程方法,使用变量代替程序中的功能代码或地址值进行编程,使数控程序具有通用性和灵活性,且简化数控编程,是数控技术的重要组成部分。应用比较法,借助C语言程序格式,介绍了数控车床加工椭圆的方法,给出了详细的数控加工程序。归纳出应用宏程序解决复杂零件的数控加工编程问题的技巧。     

基于惯量伪速度的机械多体系统高效率动力学建模

对于多个体组成的复杂大型多体系统,传统动力学建模方法推导过程费时费力,通过形位参数建立的二阶微分方程组冗长、繁多并且计算量大难以求解。伪速度从运动的本质出发,引入速度级独立变量代替广义坐标,拓宽了独立变量的选取范围,得到了形式简洁的可积分的一阶微分方程组。笔者通过旋量递推与惯量伪速度结合,研究了高效率的建模方法,对两类伪速度进行区分,并阐述了惯量伪速度的物理含义,并得到了伪速度建模的优点。得到的对角化一阶动力学方程形式简洁,直接面向计算机编程实现,易于设计解耦控制或非交互控制,并把建模过程应用于Puma560机器人中。     

并联天平设计、制造及标定

优化设计和制造出并联天平样机,设计了天平的全等臂惠斯通电桥,并依据分压原理,给出电桥的输出电压。通过专门设计的静态标定实验,标定出样机天平的实际力雅可比矩阵,与理论计算的力雅可比矩阵基本一致,分析了产生二者偏差的原因。应用单元加载和综合加载方法,标定出天平的精度和准度。研究结果表明该天平精度和准度指标高,证明了天平的设计和制造是成功的。     

并联天平动特性研究

固有频率对并联风洞天平的动态性能有重要的影响。本文主要研究基于Stewart平台的并联风洞天平的固有频率及固有振型,首先应用Kane方法研究了天平的动力学方程,通过线性化建立天平的固有频率方程,依据振动理论推导出并联天平的六阶固有频率,并研究六阶固有频率随上平台质量和连杆分支刚度的变化规律。结合数值算例,求解出天平的六阶固有频率及其对应的固有振型,并用有限元方法验证理论计算结论的正确性,结果证明并联风洞天平具有固有频率高的优点。     

六分量天平在救生伞空投试验中的应用研究

针对飞行员救生伞高速空投试验开伞力测试不真实的问题,通过分析拉力传感器和过载传感器测试方法影响高速试验开伞力测试结果的机理,提出了含有六分量天平的测试布局,并研制了专用的杆式六分量天平,经过空投试验实际应用表明,该方案可以显著减小外界因素对测试结果的影响,能够更真实的反应测试假人承受开伞力的状态.     

基于 Kane 方法的小型无人直升机的动力学分析

针对具有高度非线性、复杂动力学特性的小型无人直升机,基于Kane方法,提出了一种推导其动力学模型的新方法。该方法兼有矢量力学和分析力学的优点,首先采用欧拉角为绕机体坐标轴3－2－1重新建立了小型无人直升机的平移和旋转动力学模型,建模过程中考虑到主旋翼陀螺效应对模型的影响,将主旋翼当成刚体,减小了建模的复杂度。其次,通过优化模型使纵横向通道实现解耦,便于姿态控制器的设计。最后,仿真实验展现了小型无人直升机的平移和旋转运动规律,并通过实飞实验反映了小型无人直升机在悬停状态下的动态特性,将实飞实验数据和优化后的仿真结果进行比较,证明了所建模型的有效性。