国家自然科学基金(51275439)
- 作品数：21 被引量：139H指数：8
- 相关作者：赵永生姚建涛许允斗窦玉超郑魁敬更多>>
- 相关机构：燕山大学中国电子科技集团第五十四研究所教育部更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划河北省自然科学基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术机械工程金属学及工艺更多>>
- 基于Kane方程的冗余驱动5UPS/PRPU并联机床动力学分析被引量：19
- 2016年
- 为了解决冗余驱动并联机构的驱动力协调问题,搭建基于动力学的控制系统,实现冗余驱动并联机床的力位混合控制,以原有5UPS/PRPU并联机床为研究对象,改变中间PRPU约束分支为冗余驱动分支,构成冗余驱动并联机床,在其运动学分析的基础上,采用计算效率较高的Kane方法建立了该并联机床的动力学模型;应用ADAMS软件仿真得出驱动力并与Kane动力学模型求解出的驱动力进行比较,验证了Kane动力学模型的正确性,为冗余驱动并联机床力位混合控制研究奠定了理论基础。
- 鹿玲姚建涛顾伟栋梁龙晓许允斗赵永生
- 关键词：并联机床KANE方程动力学
- 65m射电望远镜副面调整机构容错策略与工作空间边界识别被引量：3
- 2014年
- 为使65m射电望远镜的Stewart型调整机构在发生单分支驱动故障时仍能正常工作,利用螺旋理论分析了故障时的机构自由度。根据机构自由度数大于任务自由度数的特点,提出了基于冗余自由度来实现机构容错运动的原理,计算并分析了L波段或S波段指向发生故障后机构的工作空间。提出了不规则工作空间边界的数字识别方法,实现了不规则工作空间边界对机构运动范围的约束。实验结果表明,利用该容错原理可实现单分支驱动故障时副面指向的调整。
- 窦玉超姚建涛侯雨雷赵永生
- 关键词：容错
- 刚体两次转动姿态描述方法的内在联系被引量：5
- 2015年
- 并联机构动平台姿态描述的方法有多种,不同描述方法给机构运动学分析的难易程度带来不同的影响,所以选取合适的姿态描述方法对机构分析非常重要。并联机构的动平台可视为受约束的刚体,而描述刚体姿态的方法之间存在着内在联系,所以揭开刚体姿态不同描述方法之间的内在关联性,有助于选取合适的刚体姿态描述方法。对并联机构动平台绕两相交轴线的转动关系进行了分析,得出动平台绕某一轴线转动一定角度后其相对动平台法线的耦合转角,并得到了该角度的解析表达式;基于动平台姿态不同描述方法,得到动平台绕其平面内两相交轴依次转动后,绕动平台平面法线的耦合转角及其解析表达式。确定了动平台不同姿态描述方法的内在联系,对具有两转动自由度并联机构的姿态描述方法的选择原则进行了合理分类,该结论适用于大多数具有两转动自由度并联机构姿态描述方法的选取原则。
- 张东胜姚建涛许允斗段艳宾侯雨雷赵永生
- 关键词：并联机构
- 重力对超静定结构受力的影响被引量：2
- 2017年
- 目前有关超静定结构的受力分析中几乎均未考虑分支重力的影响,针对此,提出了一种考虑分支重力情况下超静定结构受力分析的方法。首先基于分支的力矩平衡方程直接求解出在分支重力作用下产生的施加给动平台的垂直分支轴线方向的约束力分量,并将其视作施加给结构的广义外力;然后基于结构变形协调关系和受力平衡方程,获得超静定结构各分支沿其轴线方向的约束力分量的完整解析表达式以及存在制造误差时装配内力的解析表达式;最后讨论了分支重力对超静定结构受力的影响机理。以平面超静定结构3-RR和空间超静定结构7-SS为例进行了实例分析,并建立对应的刚柔混合模型,进行了仿真验证。
- 刘文兰许允斗闫文楠姚建涛赵永生
- 关键词：超静定结构
- 一种过约束并联机构受力分析的方法被引量：12
- 2014年
- 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。
- 赵永生许允斗姚建涛金林茹
- 关键词：过约束冗余驱动受力分析
- 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
- 2015年
- 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。
- 许允斗姚建涛金林茹赵永生
- 关键词：刚度矩阵受力分析仿真模型
- 5-UPS/PRPU冗余驱动并联机构的内力分析与协调被引量：2
- 2016年
- 基于全雅可比矩阵和伪逆法求解了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机构的内力,并提出了一种基于冗余驱动变刚度的协调内力的方法。通过求解机构的变形协调方程,得到机构的全雅可比矩阵的加权广义逆,从而求得该5-UPS/PRPU冗余驱动并联机构的内力表达式,通过有限元软件验证了该方法的正确性。以相应的5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床为例,分析了冗余分支驱动刚度的变化对各个分支内力幅值的影响,进而提出了一种协调内力的方法。通过分析其内力随冗余分支刚度的变化分布情况可知,非冗余分支各个驱动螺旋以及冗余分支约束螺旋所对应的内力幅值可以通过在一定程度上增大冗余分支的驱动刚度来降低。该方法对机械结构设计人员以及控制系统搭建人员在提高系统精度、降低系统内力方面有重要的参考价值。
- 周鑫许允斗姚建涛郑魁敬赵永生
- 关键词：并联机构冗余驱动变刚度内力
- 5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床完整刚度模型及其刚度特性被引量：9
- 2015年
- 基于全雅可比矩阵和虚功原理建立了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床的完整刚度模型。首先基于螺旋理论推导出约束分支中的约束雅可比矩阵;然后锁定分支中的主动副并利用互易积原理求得驱动雅可比矩阵,最后提出了冗余驱动雅可比矩阵。利用约束力、驱动力和冗余驱动力与外力的映射关系,结合虚功原理,得到系统整体刚度矩阵。考虑虎克铰、轴承等传动部件的轴向变形对分支轴向刚度的影响,构造了各个分支的轴向刚度模型。借助激光跟踪仪对所建立的刚度模型进行了实验测试。结果表明：该刚度模型的误差为2%~5%,验证了理论分析的可靠性。在此基础上,以机床的线刚度和角刚度的最小值为刚度性能指标,分析了其在工作空间内的分布情况。分析显示：机床线刚度的最小值主要分布在Y轴两侧,角刚度的最小值则主要分布在-0.05≤z≤0.05m和-0.11≤y≤-0.05m,因此,在进行并联机床工具规划时应该尽量避免该区域。文中内容可为并联机床刀具运动轨迹的优化提供参考依据。
- 周鑫许允斗姚建涛郑魁敬赵永生
- 关键词：并联机床冗余驱动
- 2-RPU/UPR并联机构自由度和位置分析被引量：9
- 2014年
- 2-RPU/UPR是一种具有两转一移(2R1T)的并联机构,首先对该机构的组成进行了介绍,然后基于螺旋理论建立2-RPU/UPR并联机构的初始位形,并对其自由度进行了分析;根据动平台绕两条连续转动轴线转动的角度,采用旋转变换公式得到了动平台的位姿,由机构支链的约束条件,求解得出了并联机构的位置反解;又由空间的坐标向量关系及性质系再次推导出了该并联机构的位置反解。该机构结构简单、关节数目少的特点,易于标定和控制,故具较好的应用前景。
- 张东胜许允斗姚建涛赵永生
- 关键词：并联机构位置反解
- 一种过约束并联机构受力的数值仿真分析方法被引量：9
- 2015年
- 鉴于目前对过约束并联机构进行受力仿真分析的研究非常少,提出了一种对该类机构受力的数值仿真分析方法。将机构的动平台、定平台及所有运动副视作刚体,将易产生空间复合弹性变形的分支杆视为柔性体,用虚拟关节代替外形复杂的运动副模型,结合三维建模软件、ANSYS软件及ADAMS软件建立与理论模型完全一致的刚柔混合模型;仅改变驱动量使机构运动到指定位形,便能实现对机构在任意位形下的受力分析,避免了对机构的不同位形重建模型。采用该方法对三种类型的过约束并联机构进行了受力分析,分析结果验证了该方法的正确性,同时也表明该方法具有一定的通用性,且无需复杂的理论计算,便能获得过约束并联机构在任意位形下的驱动力和各关节约束反力大小,为此类机构的受力分析提供了便捷途径。
- 赵永生刘文兰许允斗姚建涛金林茹
- 关键词：数值仿真受力分析
