一种过约束并联机构受力分析的方法 被引量：12

1

作者 赵永生 许允斗 +1 位作者 姚建涛 金林茹 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期711-717,共7页

将一般过约束并联机构定义的过约束称为被动过约束,冗余驱动并联机构引入的过约束称为主动过约束,进而将过约束并联机构分为被动过约束并联机构、主动过约束并联机构和冗余驱动过约束并联机构。详细地描述了被动过约束并联机构和冗余驱... 将一般过约束并联机构定义的过约束称为被动过约束,冗余驱动并联机构引入的过约束称为主动过约束,进而将过约束并联机构分为被动过约束并联机构、主动过约束并联机构和冗余驱动过约束并联机构。详细地描述了被动过约束并联机构和冗余驱动并联机构受力分析的国内外研究现状,提出了一种过约束并联机构受力分析的方法。该方法定义了分支约束力螺旋系刚度矩阵,考虑连杆及驱动器的弹性变形,推导得到了约束力螺旋系幅值的一般解析表达式。该方法适用于一般的过约束并联机构的受力分析,通用性较强。 展开更多

关键词 过约束 冗余驱动 受力分析 约束力螺旋 弹性变形

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考虑杆件空间复合弹性变形的过约束并联机构受力分析方法 被引量：5

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作者 许允斗 姚建涛 +1 位作者 金林茹 赵永生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期53-60,共8页

以3-PRRR三自由度移动并联机构为例提出一种考虑杆件空间复合弹性变形(包括弯曲、拉伸和扭转变形)的过约束并联机构受力分析方法。提出并定义分支约束力螺旋系刚度矩阵,建立分支约束力螺旋系幅值与分支末端弹性变形之间的映射关系;然后... 以3-PRRR三自由度移动并联机构为例提出一种考虑杆件空间复合弹性变形(包括弯曲、拉伸和扭转变形)的过约束并联机构受力分析方法。提出并定义分支约束力螺旋系刚度矩阵,建立分支约束力螺旋系幅值与分支末端弹性变形之间的映射关系;然后结合动平台受力平衡方程推导得到了分支约束力螺旋系幅值的一般解析表达式,分析施加给动平台的约束力螺旋与运动副实际约束反力之间的内在联系,从而求解得到了驱动力和所有被动运动副的约束反力。基于ADAMS仿真软件提出了一种建立过约束并联机构受力仿真模型的方法,所建刚柔混合模型与理论模型完全一致,且仿真结果与理论计算结果的最大误差不超过2%,有效地验证了提出的过约束并联机构受力分析的正确性。 展开更多

关键词 过约束并联机构 约束力螺旋 刚度矩阵 受力分析 仿真模型

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基于加权广义逆求解被动过约束刚-柔耦合并联机构的受力问题 被引量：1

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作者 刘文兰 许允斗 +2 位作者 陈亮亮 姚建涛 赵永生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第23期84-93,共10页

提出一种直接应用力映射矩阵的加权广义逆求解一般被动过约束并联机构(指分支提供给动平台的约束力/力偶数目大于等于1的被动过约束并联机构)的超静定受力问题的方法。基于小变形叠加原理和螺旋理论得到了分支约束力螺旋系刚度矩阵的一... 提出一种直接应用力映射矩阵的加权广义逆求解一般被动过约束并联机构(指分支提供给动平台的约束力/力偶数目大于等于1的被动过约束并联机构)的超静定受力问题的方法。基于小变形叠加原理和螺旋理论得到了分支约束力螺旋系刚度矩阵的一般表达式。推导一般被动过约束并联机构的各分支约束力螺旋系幅值与六维外力之间的映射关系式,进而证明了该关系式恰好是力映射矩阵的加权广义逆,其中加权矩阵为各分支约束力螺旋系刚度矩阵组成的分块对角阵的逆。以3-RRC空间三自由度被动过约束并联机构和一个并联振动平台为例,直接应用加权广义逆求解了机构各分支约束力螺旋系的幅值,并进行仿真验证。基于加权广义逆求解被动过约束并联机构的超静定受力问题大大简化了求解过程且解的形式统一、简单。 展开更多

关键词 加权广义逆 被动过约束并联机构 超静定 受力分析 约束力螺旋系刚度矩阵

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新型3-UPU平移并联机构的设计与奇异分析 被引量：1

4

作者 曲海波 方跃法 郭盛 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期741-746,共6页

基于Tsai提出的3-UPU并联机构原型，设计了一种改进的新型3-UPU并联机构，并对其进行了约束奇异分析，从而提供了一种可以改善3-UPU机构奇异特性，使其尽量远离约束奇异的机构设计方法。首先，分析了3-UPU并联机构的末端约束螺旋系，并... 基于Tsai提出的3-UPU并联机构原型，设计了一种改进的新型3-UPU并联机构，并对其进行了约束奇异分析，从而提供了一种可以改善3-UPU机构奇异特性，使其尽量远离约束奇异的机构设计方法。首先，分析了3-UPU并联机构的末端约束螺旋系，并将约束螺旋矩阵的条件数作为机构发生约束奇异的衡量指标，从而量化了机构接近约束奇异位形的程度。当条件数无穷大时，约束矩阵严重病态，而此时所讨论的机构就发生约束奇异。然后，基于得到的约束图谱，选择最小值作为机构优化设计的目标，即：使机构的约束条件数保持在最小值附近。最后，分析讨论了改进型机构的奇异问题，结果表明，改进型3-UPU机构不容易发生奇异。 展开更多

关键词 并联机构 约束螺旋系 3-UPU 奇异分析

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基于约束力旋3SPS+UP并联机构刚度和弹性变形 被引量：1

5

作者 张秀礼 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第4期513-516,共4页

针对具有约束分支的3SPS+UP少自由度并联机构刚度与弹性变形问题,采用基于主动/被动约束力旋求解其总刚度矩阵和弹性变形的方法.结果表明:对3SPS+UP并联机构的受力状态进行分析,并确定主动/约束力旋的姿态,分析3SPS+UP并联机构的主动/... 针对具有约束分支的3SPS+UP少自由度并联机构刚度与弹性变形问题,采用基于主动/被动约束力旋求解其总刚度矩阵和弹性变形的方法.结果表明:对3SPS+UP并联机构的受力状态进行分析,并确定主动/约束力旋的姿态,分析3SPS+UP并联机构的主动/约束分支的弹性变形,导出主动/约束分支的伴随矩阵,约束力旋对3SPS+UP并联机构的弹性变形有巨大的影响.得出结论:当建立3SPS+UP并联机构的总刚度矩阵和求解弹性变形时,必须考虑约束力旋. 展开更多

关键词 并联机构 约束 力旋 分支 姿态 刚度 伴随矩阵 弹性变形

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含有恰约束分支的无耦合两转动并联机构型综合 被引量：1

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作者 张彦斌 王科明 +2 位作者 芦风林 魏雪敏 王科峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期54-61,共8页

为提高解耦并联机构的刚度和承载能力,基于分支驱动力螺旋理论提出一种含有恰约束分支的无耦合两转动并联机构型综合系统方法。分析了无耦合两转动并联机构的运动解耦性与分支驱动力之间的关系,确定了分支驱动力螺旋的作用形式;研究了... 为提高解耦并联机构的刚度和承载能力,基于分支驱动力螺旋理论提出一种含有恰约束分支的无耦合两转动并联机构型综合系统方法。分析了无耦合两转动并联机构的运动解耦性与分支驱动力之间的关系,确定了分支驱动力螺旋的作用形式;研究了机构输入输出运动之间的映射关系,根据机构雅可比矩阵为对角阵的特点,确定了主动分支的驱动力螺旋和主动运动螺旋的具体形式,给出了非主动运动螺旋的确定方法,完成了主动分支的构型综合。最后实现了含有恰约束分支无耦合两转动并联机构的型综合,得到多种新机型。 展开更多

关键词 型综合 并联机构 恰约束分支 无耦合 驱动力螺旋

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含有纯约束分支的无耦合2T型并联机器人构型综合

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作者 张彦斌 陈子豪 +1 位作者 王科明 芦风林 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1201-1210,共10页

为解决并联机器人强运动学耦合性问题,提出一种含有纯约束运动分支的无耦合二维移动(2T型)并联机器人的构型综合方法.此类并联机器人的分支运动链包括2种类型:向动平台提供驱动力的主动分支和仅提供约束的纯约束分支.首先基于机构输入-... 为解决并联机器人强运动学耦合性问题,提出一种含有纯约束运动分支的无耦合二维移动(2T型)并联机器人的构型综合方法.此类并联机器人的分支运动链包括2种类型:向动平台提供驱动力的主动分支和仅提供约束的纯约束分支.首先基于机构输入-输出运动之间的数学模型和驱动力螺旋理论建立了机构主动分支的结构综合方法;然后根据分支运动特性和约束螺旋理论实现了纯约束运动分支的结构综合;最后按照各分支运动链的配置条件完成了并联机器人的构型综合,得到多种新型机构.对综合出的2种2-RURR/RRR和2-CPR/RPR并联机器人进行自由度和运动分析,基于其雅可比矩阵判断出机构均具有无耦合运动学特性,验证了所提出理论方法的正确性和有效性. 展开更多

关键词 并联机器人 构型综合 纯约束运动链 无耦合 驱动力螺旋理论 自由度分析

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基于一类含极少运动副四支链两转一移三自由度并联机构的五轴混联机器人 被引量：4

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作者 许允斗 赵云 +3 位作者 张东胜 徐郑和 姚建涛 赵永生 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期283-293,共11页

首先提出了一类含较少运动副四支链两转一移三自由度(2R1T)并联机构(PMs)2RPU-UPR-RPR和2UPRRPU-RPR,然后提出了极限约束力螺旋系的概念,分析四支链2R1T并联机构末端的极限约束力螺旋系,对所提出的四支链2R1T并联机构是否同类机构中含... 首先提出了一类含较少运动副四支链两转一移三自由度(2R1T)并联机构(PMs)2RPU-UPR-RPR和2UPRRPU-RPR,然后提出了极限约束力螺旋系的概念,分析四支链2R1T并联机构末端的极限约束力螺旋系,对所提出的四支链2R1T并联机构是否同类机构中含运动副最少进行了论证。基于提出的四支链并联机构构造了一种五自由度混联机器人机构,建立了2-RPU-UPR-RPR并联机构的位置反解模型,并将其等效成一个三自由度串联机构RPR,进而对整个混联机器人机构进行了位置正反解分析,建立得到了混联机器人机构位置反解的显式解析表达式,并用加工球面轨迹的算例对所建运动学模型的正确性进行验证。提出的五自由度混联机器人含有极少的运动副,且所有转动自由度均具有连续转轴,能够得到解析的位置模型表达式,很容易实现轨迹规划与运动控制,具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 2R1T并联机构 五自由度混联机器人 约束力螺旋系 运动副 连续转轴

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(3-RPR+R)&UPS并联机构的静刚度分析 被引量：2

9

作者 梅瑛 许文文 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2021年第3期38-41,共4页

针对提出的新型(3-RPR+R)&UPS并联机构,首先,利用解析矢量法建立了其位置逆解方程;其次,基于螺旋理论对该并联机构约束力螺旋进行了分析,并在分析各约束力螺旋所产生弹性变形的基础上,构建了各驱动支链约束力螺旋系刚度矩阵;随后,... 针对提出的新型(3-RPR+R)&UPS并联机构,首先,利用解析矢量法建立了其位置逆解方程;其次,基于螺旋理论对该并联机构约束力螺旋进行了分析,并在分析各约束力螺旋所产生弹性变形的基础上,构建了各驱动支链约束力螺旋系刚度矩阵;随后,又根据机构动平台力平衡条件得到了该机构整体刚度矩阵和柔度矩阵,建立了该并联机构刚度模型;最后,利用MATLAB软件对该并联机构刚度模型进行了数值求解,结果表明该并联机构约束力/力偶螺旋产生的变形相对较大且占主导地位,在机构刚度分析中不可忽视。 展开更多

关键词 并联机构 螺旋理论 约束力螺旋 刚度

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冗余驱动4-PRP+3-UPS&PU混联机床静刚度分析

10

作者 刘娜 梅瑛 +1 位作者 陈菁瑶 刘兴芳 《机械传动》 CSCD 北大核心 2017年第9期30-35,共6页

提出一种6自由度4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机床,并对该机床进行静力学及静刚度方面的研究。首先,基于力雅可比矩阵对该机床进行静力学分析,列出静力平衡方程,求解出外力负载与驱动力和支链约束力之间的映射矩阵;其次,分析各驱动... 提出一种6自由度4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机床,并对该机床进行静力学及静刚度方面的研究。首先,基于力雅可比矩阵对该机床进行静力学分析,列出静力平衡方程,求解出外力负载与驱动力和支链约束力之间的映射矩阵;其次,分析各驱动分支和约束分支提供的约束力螺旋,计算出各分支在约束力螺旋作用下产生的弹性变形;最后,建立机构刚度模型,对各分支的弹性变形进行叠加,求解出机构的整体柔度矩阵和刚度矩阵。结合数值算例,应用MATLAB进行编程计算得到各驱动分支及动平台的弹性变形随驱动位移的变化曲线。 展开更多

关键词 冗余驱动 混联机床 约束力螺旋 刚度分析

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新型过约束2-UPS+2-RPU并联机构的刚度分析 被引量：3

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作者 王书森 梅瑛 李瑞琴 《机械传动》 CSCD 北大核心 2016年第8期33-37,77,共6页

提出一种新型过约束2-UPS+2-RPU并联机构,该机构的2个RPU分支一共提供了4个约束,但由于机构运动副的特殊布置,其中的2个约束为过约束。首先,基于螺旋理论分析该机构中存在的约束反力,建立该机构的速度约束方程,并基于此分析该机构的自... 提出一种新型过约束2-UPS+2-RPU并联机构,该机构的2个RPU分支一共提供了4个约束,但由于机构运动副的特殊布置,其中的2个约束为过约束。首先,基于螺旋理论分析该机构中存在的约束反力,建立该机构的速度约束方程,并基于此分析该机构的自由度。其次,建立该机构的几何约束方程,利用解析矢量法求得机构位置逆解方程。随后,基于计算杆件变形方法及小变形叠加原理,分析各杆在支链约束力螺旋作用下产生的弹性变形,并定义了分支约束力螺旋系刚度矩阵。最后,建立机构的动平台位姿变化与外载荷关系,进而得到机构的整体柔度、刚度矩阵。得出约束力/矩对这类少自由过约束机构的刚度和变形影响很大且其弹性变形主要产生在约束力/矩轴线方向。 展开更多

关键词 并联机构 刚度 过约束 约束力螺旋 弹性变形

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