基于Bennett机构的环形可展开桁架设计与分析

1

作者 周凯红 尹振巍 黄思敏 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第2期24-26,30,共4页

针对环形天线桁架在面对大口径卫星天线时存在柔性较大、容易引起卫星天线形变的问题,提出一种基于Bennett机构的环形可展桁架。首先,介绍空间过约束Bennett机构,通过改变Bennett机构的转动副与连杆关系,得到稳定的Bennett机构替代构型... 针对环形天线桁架在面对大口径卫星天线时存在柔性较大、容易引起卫星天线形变的问题,提出一种基于Bennett机构的环形可展桁架。首先,介绍空间过约束Bennett机构,通过改变Bennett机构的转动副与连杆关系,得到稳定的Bennett机构替代构型;其次,以替代构型为基本单元,构建基本单元之间的过渡机构,实现单元之间的衔接和力矩的传递,从而构建出环形可展桁架;最后,通过结构优化和仿真实验,验证了该桁架的可靠性,并与现有的三种环形桁架进行对比。结果表明,该桁架的比刚度与比模态频率均大于其它三种环形可展天线桁架,具备良好的稳定性。 展开更多

关键词 可展开机构 bennett机构 比刚度 比模态频率

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Bennett机构自由度的螺旋分析 被引量：7

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作者 黄真 夏平 丁华锋 《燕山大学学报》 CAS 2004年第3期189-191,共3页

用螺旋理论对Bennett机构的自由度进行了研究,揭示其具有的线性属性。最后用此方法对Bennett机 构的几何条件进行分析。

关键词 bennett机构 自由度 过约束机构 线性属性 螺旋分析

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基于Bennett机构的柱面拟合可展机构设计及分析 被引量：3

3

作者 杨佳鑫 吕胜男 丁希仑 《深空探测学报》 2017年第4期340-345,共6页

可展机构既可展开至指定构型用于工作,也可收拢以便于运输,在航天和建筑等领域具有广阔的应用前景。本文提出并设计了一种以Bennett过约束机构为基本组成单元的可展机构,该机构的工作形面可拟合柱面,且具有全部杆件可紧凑折叠成一束的... 可展机构既可展开至指定构型用于工作,也可收拢以便于运输,在航天和建筑等领域具有广阔的应用前景。本文提出并设计了一种以Bennett过约束机构为基本组成单元的可展机构,该机构的工作形面可拟合柱面,且具有全部杆件可紧凑折叠成一束的收拢构型。对Bennett机构进行了几何描述,并分析其运动学特性;利用剪式机构实现了单元机构的组合连接,保证了设计关键点准确位于目标参数曲面上,计算了所设计的可展机构的展收比;对机构的运动学及动力学性能进行了仿真分析,验证了所提出的设计,为后续的样机研制提供了理论依据。验证结果表明:本文提出的Bennett过约束机构单元组合简单、形面拟合精度高、刚度大,能够很好地应用于该圆柱面天线的设计。该研究对航天可展机构的设计分析具有参考价值。 展开更多

关键词 可展机构 bennett机构 柱面拟合 运动学分析

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Bennett机构、包络六面体与J-单叶双曲面映射可视化研究

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作者 白乐乐 杭鲁滨 《机械传动》 北大核心 2021年第6期8-15,119,共9页

基于Bennett机构构造的包络六面体,推导了机构构型与其运动副轴线对应的单叶双曲面之间瞬态相对位姿关系,可视化探究了Bennett机构、机构包络六面体与单叶双曲面之间动态位姿映射;分析了Bennett机构对角线相等时包络六面体构型的几何特... 基于Bennett机构构造的包络六面体,推导了机构构型与其运动副轴线对应的单叶双曲面之间瞬态相对位姿关系,可视化探究了Bennett机构、机构包络六面体与单叶双曲面之间动态位姿映射;分析了Bennett机构对角线相等时包络六面体构型的几何特征。由特定结构参数Bennett机构对应单叶双曲面腰部空间形态及腰截面投影可视化研究发现,机构在特定构型包络六面体底面投影与单叶双曲面腰椭圆短轴重合,引发探究该构型机构压力角的启示。研究发现,当输入角等于nπ+π/2(n∈N),任一Bennett机构包络六面体底面投影线与腰椭圆短轴重合,机构出现最小压力角且最小压力角等于输出杆件运动副扭转角。从特定结构参数机构与其关联特征几何体、曲面、曲线间映射的可视化研究获得启示,可为进一步揭示运动学普遍规律提供研究思路。 展开更多

关键词 bennett机构 运动学 单叶双曲面 瞬态映射 压力角

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Bennett单元阵列可展机构的动力学分析 被引量：3

5

作者 智常建 王三民 +2 位作者 李剑锋 李博 彭麒安 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期134-141,共8页

为分析Bennett单元阵列可展机构的几何特性、运动学特性和动力学特性,建立通用的Bennett单元阵列可展机构的运动学和动力学分析模型.采用拆解法将Bennett单元阵列可展机构中的单元机构分成4个空间串联开链机构;根据开链机构的特性,引入... 为分析Bennett单元阵列可展机构的几何特性、运动学特性和动力学特性,建立通用的Bennett单元阵列可展机构的运动学和动力学分析模型.采用拆解法将Bennett单元阵列可展机构中的单元机构分成4个空间串联开链机构;根据开链机构的特性,引入坐标变换法结合螺旋理论建立Bennett单元阵列可展机构的运动学分析模型,用虚功原理法将各空间串联开链机构组装在一起,构建动力学分析模型和动力学分析方法;以4×4 Bennett单元阵列可展机构为例分析其运动学和动力学,并用仿真和实验来验证所建立的动力学分析模型和动力学分析方法.结果表明:算例中的Bennett单元阵列可展机构在其运动范围内运动平稳,对角线上的单元机构距离驱动单元愈远,其驱动角的角速度和角加速度变化范围越大.广义力矩的变化比较平缓,在其运动范围内不会引起较大冲击.仿真结果、实验结果与运动学和动力分析模型计算结果吻合较好,说明该运动学和动力学分析模型和方法是准确的,可以用来指导Bennett单元阵列可展机构的构型设计、轨迹规划和动力系统参数的选定等. 展开更多

关键词 bennett机构 可展机构 动力学分析 螺旋理论 虚功原理

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空间Bennett机构运动分析的几何投影法 被引量：3

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作者 郭瑞琴 刘娟 +1 位作者 胡伟 林松 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2015年第3期9-12,共4页

基于画法几何投影坐标系统的方法研究了空间Bennett机构的运动分析,从几何角度出发,将空间连杆机构的空间问题转化成平面问题,使问题求解变得简单。给出了投影坐标系统建立原则,并建立Bennett运动分析模型,用Matlab绘制了输出构件的角... 基于画法几何投影坐标系统的方法研究了空间Bennett机构的运动分析,从几何角度出发,将空间连杆机构的空间问题转化成平面问题,使问题求解变得简单。给出了投影坐标系统建立原则,并建立Bennett运动分析模型,用Matlab绘制了输出构件的角位移、角速度、角加速度图。通过与用D-H坐标变换方法相比,该分析方法显得更简单和直观。最后以具体实例进行了分析,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 空间bennett机构 投影坐标系统 运动分析

原文传递

包括Bennett的一些反常机构的自由度分析(英文) 被引量：6

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作者 黄真 夏平 《燕山大学学报》 CAS 2006年第1期1-9,共9页

再次论述基于约束螺旋原理的机构的自由度分析方法。这是一个很重要的机构学的理论问题,持续已经有150 年了。本文首先简介背景和这个方法。然后集中分析一些反常的机构,包括著名的Bennett机构、Tsai机构等。结果证明对于这个困难的问... 再次论述基于约束螺旋原理的机构的自由度分析方法。这是一个很重要的机构学的理论问题,持续已经有150 年了。本文首先简介背景和这个方法。然后集中分析一些反常的机构,包括著名的Bennett机构、Tsai机构等。结果证明对于这个困难的问题这个分析过程十分简单方便,并易于为广大机械工程师所掌握。对这个复杂的问题仅仅用一支铅笔、一张纸,花几分钟就可以解决。 展开更多

关键词 自由度 bennett机构 并联机构

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Bennett机构交错角区间和机构类型的关系 被引量：1

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作者 鹿玲 张一同 +2 位作者 牟德君 胡波 卢文娟 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期9-17,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 bennett机构 约束条件 交错角 结构参数 闭环位移方程

原文传递

厚板三浦折展机构的几何设计与运动分析 被引量：5

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作者 畅博彦 徐鑫 +1 位作者 梁栋 张浩楠 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期146-157,共12页

空间折展机构与一般运动机构不同,其对构件的几何形貌有着严格的要求。基于厚板折纸理论构造出两种三浦厚板折展单元——Bennett机构单元和球面四杆机构单元,在保证机构可以从展开状态运动到收拢状态且不发生物理干涉的前提下,以折展单... 空间折展机构与一般运动机构不同,其对构件的几何形貌有着严格的要求。基于厚板折纸理论构造出两种三浦厚板折展单元——Bennett机构单元和球面四杆机构单元,在保证机构可以从展开状态运动到收拢状态且不发生物理干涉的前提下,以折展单元可无限次叠加组网为设计目标,分析构件几何参数应满足的约束条件,阐述模块化组成大尺度厚板三浦折展机构的原理和过程,提出Bennett组网和混合组网两种模块扩展方式。通过建立Bennett扩展模块和球面扩展模块的运动学模型,验证两种厚板三浦折展机构的运动等价关系。研究不同几何参数对机构折展率的影响规律,提出一种根据给定折展率要求对机构进行优化设计的方法,为厚板三浦折展机构的运动特性分析和几何参数优化奠定了理论基础。 展开更多

关键词 折展机构 厚板折纸 bennett机构 球面机构 折展率 优化设计

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7杆Goldberg机构的结构参数和位移方程

10

作者 牟德君 张一同 +2 位作者 李艳文 胡波 卢文娟 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第17期82-90,共9页

目前,5杆和6杆Goldberg机构的闭环位移方程都是用相邻杆件外角表示的。为了能更清晰和直观地表达多杆Goldberg机构相邻杆之间的角度关系,给出了用相邻杆件内角表示5杆和6杆Goldberg机构的位移方程。通过对5杆和6杆Goldberg机构的分析,... 目前,5杆和6杆Goldberg机构的闭环位移方程都是用相邻杆件外角表示的。为了能更清晰和直观地表达多杆Goldberg机构相邻杆之间的角度关系,给出了用相邻杆件内角表示5杆和6杆Goldberg机构的位移方程。通过对5杆和6杆Goldberg机构的分析,提出了一种新的7杆Goldberg机构,给出了它的用相邻杆件内角表示的结构参数方程和闭环位移方程。通过实例验证了7杆Goldberg机构的闭环位移方程和输入输出方程的正确性。分析并给出了7杆Goldberg机构的存在条件:除了满足连杆和连架杆必要的Bennett约束条件之外,还必须满足不同虚拟环路的机架共线的条件。在理论上拓宽了Goldberg机构的概念和应用范围。 展开更多

关键词 Goldberg机构 bennett机构 7R机构 闭环位移方程 型综合

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一系列特殊的超6阶机构

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作者 张一同 李艳文 +2 位作者 胡波 牟德君 赵美欣 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期31-39,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 bennett机构 Goldberg机构 超6阶Goldberg机构 轨迹圆

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