QINGYZ
机械系统设计

  

  1.   机械系统设计中零件与装配使用三维绘图软件,系统工艺流程图使用CAD软件;力学应力及非线性问题使用有限元及相关数值计算软件,可模拟系统在静负载荷与动负载荷等工作情况的分析。
  1. 主要包括机构设计,传动设计,外框底座设计,液压管路,气压管路等的相关设计。

 

一 平面与空间机构设计

  主要有D-H坐标系分析,机构轨迹规划,自由度计算等。

 

 

2D rotation

2D rotation

3D rotation

3D rotation

2D translation

2D translation

3D translation

3D translation

 

 

Modified Denavit-Hartenberg(DH)参数描述

 

i αi-1 ai-1 di θi
1 0 0 0 0
2 -90 0 d2 θ2
3 90 0 d3 0
4 0 0 0 θ4
5 -90 0 0 0
6 90 0 0 0

 

 

 

 

沿Z轴平移到交点(公垂线与该Z轴)的距离d1,或原坐标系沿Z轴平移到新位置变为新坐标系,在Z轴的距离;得变换

Trans d1

 

原坐标系绕Z轴旋转到新位置变为新坐标系,旋转的角位移为θ1,得变换

Rot theta1

 

 

两Z轴公垂线的距离a1,得变换

DH a1

 

 

两Z轴绕公垂线旋转角位移α1,达到平行,得变换

DH Alpha1

 

 

 

 

right handed orientation

right handed orientation

 

末端执行器:

 

欧拉腕ZYZ

Euler angle zyz

 

RPY腕(Roll, Pitch, Yaw)

RPY angle

 

 

Kinematics

Kinematics noap

n: normal

o: orientation

a: approach

p: position

 

 

速度的传播

一个点到下一点的线速度与角速度的变化中,线速度将增加一项(两点之间的向量与前关节线速度的叉乘),角速度不变。推导出其一个矩阵(单位矩阵中有一个cross product operator),同样适用于相关的Jacobian

Jacobian matrix

 

 

二 传动设计

  主要有齿轮传动,气压传动以及液压传动。

 

 

 

三 外框底座设计

  按客户地形空间及噪声要求。

 

四 液压管路

  适用重载荷控制场合,使用管路连接件,液压阀,过滤器,油泵等组成。

 

五 气压管路

  适用可以放置空气压缩机的场合,使用各种管路连接件,电磁气动阀,及三联件组成。

pneumatic control

 

六 机械臂结构设计

  包括机身,臂部,手部,关节等运动部件的设计。

 

Euler's equation

Euler's equation

 

 

转动惯量 moment of inertia or rotational inertia

 

moment of inertia

 

moment of inertia2

 

 

Inertia tensor

 

Inertia tensor

 

 

Properties of Rigid Bodies

 

  Lagrange equations

Lagrange equations

 

Christoffel symbol

 

 

 

七 有限单元分析(数值解)

  1.划分单元,建立坐标系;

  2.计算单元刚度矩阵(形函数与等参函数);

  3.计算整体刚度矩阵;

  4.计算载荷矩阵;

  5.引入边界约束条件,修改整体刚度矩阵;

  6.计算应力。

 

平面三角形位移函数中的相关计算

 

cramer rule

 

 

 

涉及机械的相关标准参考:

 

《机械设计手册》第1~5卷 成大先 主编

《热处理手册》第1~4卷 中国机械工程学会热处理学分 编

《机械加工工艺手册》第1~3卷 王先逵 主编

《焊接手册》第1~3卷 中国机械工程学会焊接学会 编

《石油化工压力管道设计手册》 于浦义 张德姜 唐永进 编著

 

GB/T 700-2006 碳素结构钢

 

GB/T 702-2008 热轧钢棒尺寸、外形、重量及允许偏差

 

GB/T 7306.1-2000 55°密封管螺纹第1部分圆柱内螺纹和圆锥外螺纹

 

GB/T 7306.2-2000 55°密封管螺纹第2部分圆锥内螺纹和圆锥外螺纹

 

GB/T 8163-2008 输送流体用无缝钢管

 

GB/T 17395-2008 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差

 

GB/T 1804-2000 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差

 

GB/T 1184-1996 形状公差和位置公差 未注公差值