机构自由度和构件自由度的关系及本质区别

为了避免产生机构自由度和构件自由度两个基本概念的混淆,对它们的本质属性和区别进行了详细的讨论。用广义杆组和虚拟环路的概念,给出了单环路和多环路中任意选定构件的自由度计算方法。通过对平面单环7R机构、滚子从动件凸轮机构、不同自由度的Sarrus机构、2-3RC等典型机构的分析,按机构自由度和构件自由度的关系,把机构分成三类:第一类是机构自由度为1的机构,机构自由度等于所有构件自由度;第二类是机构自由度等于构件最大自由度的机构;第三类是机构自由度大于构件最大自由度的机构。分析结果表明,构件(包括输出构件)自由度是独立位移参数的数目,具有运动形式性质。而机构自由度是使机构所有构件都具有确定位置的全部独立参数的数目,仅仅是一个自然数,没有运动性质可言,机构的自由度与输出构件的选择无关。机构自由度是反映机构整体性能的一个属性,构件自由度反映的是机构局部中某个构件性能的一个属性,两者有着本质区别,在使用这两个概念时要严格区分,不能混为一谈。     

一种新型并联手指机构

文中结合串联机器人与并联机器人的优缺点，采用平面3～DOF并联机构，设计了一种新型的机器人并联手指机构，给出了机械设计方案，具有很好的应用前景。     

空间双层过约束可展机构的设计与分析

折展机构以其优越的折展性能,广泛应用于航空航天以及建筑等领域。以基于等边Bennett机构拓展得到的6R机构与三重对称Bricard机构巧妙结合,得到了一种可折展的环状机构,建立了多种过约束机构的几何模型并改进了环状机构的理论模型。利用D-H参数法对改进组合机构进行了运动学分析,得到其运动特性。以可折展环状机构为基本组网单元搭建了大尺度单层空间折展机构;以拓展6R机构衍生的7R机构结合Sarrus机构设计了可折展的连接单元,与单层折展机构复合构建空间双层可展机构,并提出了空间多层折展机构的可能性。     

耦合型3自由度并联稳定平台机构及其运动特征

基于舰船摇荡运动的耦合特征,采用耦合型3-SRR/SRU 3自由度并联机构作为舰载稳定平台机构,实现了稳定平台三轴驱动、动平台五轴联动补偿的目标．运用螺旋理论分析了机构的自由度和运动特征, 并讨论了输入关节选取的合理性|采用坐标等效运动的方法,建立机构耦合运动约束方程,得到了位置解及工作空间．本文将耦合型3-SRR/SRU 3自由度并联机构用于舰载稳定平台五轴联动补偿,拓展了少自由度并联机构的应用领域．     

PLC在钢筋定长切断控制系统中的应用

介绍了调直机械定尺切断的工作原理,分析了产生切断误差的原因,提出了利用PLC的高速计数器进行测长,气动剪切机进行切断,用显示装置来完成长度设置、产量设置和产量显示。实验证明,该系统具有可靠性高、操作方便、定尺切断精度高等特点。     

一系列特殊的超6阶机构

从机架共线的五环、六环、…、九环BNT(Bennett)机构中,拆去相邻环路公用的连架杆和它们两端的回转副,分别得到单环路的8杆、9杆、…、12杆机构.对拆杆前和拆杆后连杆铰链点轨迹圆的分析,发现铰链点的轨迹圆完全相同,证实了两种机构的运动学性能完全等效.得出单环路的8杆、…、12杆机构都符合BNT约束条件,机构自由度为1,它们的环路阶,分别为7、…、11,它们是一族新型的超6阶GBG(Goldberg)机构.这一发现,突破了现有环路阶小于等于6的传统观点.得出N杆GBG机构与机架共线的N-3环BNT机构的自由度相等,其值为1,N杆GBG机构的环路阶d是N-1的重要结论.通过对8杆GBG机构所有从动件的角位移θi(i=2,3,…,8)都是原动件角位移θ1的一元函数的分析,证明了该机构的自由度为1.在Solidworks中,对8杆GBG机构的各杆角位移进行了检测,其结果和拆杆前的5环BNT机构对应的角位移检测值完全相同,精确地证明了两种机构运动学性能是完全等效的.充分证明了 8杆GBG机构是自由度为1,环路阶为7的超6阶机构,也证明了用轨迹圆判断BNT约束条件的实用性和可靠性.这一研究成果拓宽了机构环路阶的使用区间,也使人们对机械系统约束性质的多样性有了更新的认识.     

基于广义杆组对多环路三移一转位移输出机构的型综合

基于广义杆组提出了一种对多环路三移一转位移输出机构型综合的新方法。该方法把运动链当成广义杆组逐个添加在输出构件上,进一步扩展了Assar杆组法在空间的应用。分析了单环路到多环路杆组自由度与输出构件自由度和位移参数的关系,得到了添加自由度为0的广义杆组对输出构件自由度和位移参数的变化关系。综合了三移一转位移参数的杆组,建立了交集运算规则。通过组合两个广义杆组综合输出构件自由度为2、3、4单环路机构,再添加自由度为0广义杆组,得到了双环路机构。通过自由度为0广义杆组综合出多环路机构的例证,展现了该方法在空间机构综合方面的全面性和有效性。     

Bennett机构交错角区间和机构类型的关系

目前Bennett(BNT)机构根据回转副轴线的方向,分成非对称安装和线性对称安装两类。为了研究这两类机构的共性和区别,在杆件交错角(0,2π)的区域内,用相邻象限组合为4个区间,由S12(第1-2象限)区间和S34(第3-4象限)区间各得到1组非对称安装的左旋和右旋BNT机构;由S23(第2-3象限)和S41(第4-1象限)区间各得到1组线性对称安装的左旋和右旋BNT机构。把前后2组机构进行对比,只有轴线方向是非对称的,机构结构本身都是对称的。由于S12和S34区间的非对称安装机构,通过交错角的设定,可以转换为S41区间的线性对称机构,所以线性对称和非对称之间并无本质差别,4组机构本质是相同的1组。因为S41区间机构的运动副的轴线方向指向相同,轴线的正方向与相邻杆内角逆时针的角位移方向一致,所以把S41区间改用交错角锐角表示的R41(第4-1象限)区间作为交错角的工作区间,就得到线性对称的右旋型和左旋型两种BNT机构基本类型,这两类机构的运动链是相同的,只是以不同构件为机架得到两种机构的形式。根据这些概念,左旋型和右旋型BNT机构,采用交错角锐角给出了统一的结构参数方程和含相邻杆内角表示的闭环位移方程。这种交错角为锐角的统一参数方程,简单,直观,便于应用。研究强调并补充了相邻杆的交错角不能在作用区间的同一象限选取的一个必要的约束条件。