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新型大工作空间仿生被动球面铰链构型及工作空间分析
  • ISSN号:1004-132X
  • 期刊名称:《中国机械工程》
  • 时间:0
  • 分类:TP24[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]燕山大学,秦皇岛066004
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51305384,51275443);河北省自然科学基金资助项目(E2012203034);教育部科学技术研究重点项目(212012);河北省高等学校科学技术研究优秀青年基金资助项目(Y2011114);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20111333120004)
中文摘要:

被动球面铰链是构成机构的基本单元之一,但是,较小的工作空间制约了其在机械结构设计中的应用。以普通被动球面铰链为原型,在对其结构及工作空间进行分析的基础上,采用运动与约束单项分解、交叉匹配的方法,提出并设计完成了具有较大工作空间的双耳支架固定型被动球面铰链和球/窝换位型被动球面铰链;基于仿生设计理论,对照人体肱骨结构,提出偏置输出的设计新思想,进而,设计完成具有大工作空间的偏置输出的横向剖分球窝型被动球面铰链和偏置输出的球/窝换位型被动球面铰链;建立两空间映射的函数方程。分析发现,随着铰链输出杆偏置角的增大,铰链的工作空间随之增大,并且形状发生相应变化。所提出的新型铰链,解决了被动球面铰链因工作空间小而在工程应用中受到限制的问题,对新型被动球面铰链的研制具有理论指导意义和工程实践价值。

英文摘要:

The passive spherical hinge is one of the basic units of mechanisms, but the small workspace limits its applications in the design of general mechanical structure. The traditional passive spherical hinge was chosen herein as the prototype and its structure, workspace were analyzed. And then, the binaural bracket fixed type passive spherical hinge and the ball and socket interchanged type passive spherical hinge were proposed by the method of decomposing motion and constraint separately and staggered matching, and the workspaces of the two passive spherical hinges were large. The design idea of offset output was proposed according to the theory of bionic design and the structure of human humerus. Based on this design idea, the ball socket laterally split type passive spherical hinge with offset output and the ball and socket interchanged type passive spherical hinge with offset output were proposed, and the workspaces of the two passive spherical hinges were super large. It is shown that the workspaces increase and their appearance changes correspondingly in pace with the increase of the offset angle of the output rod. The proposed passive spherical hinge expands its application range in the field of the mechanical structure and it has theoretical significance for the development of novel passive spherical hinge.

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期刊信息
  • 《中国机械工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:董仕节
  • 地址:湖北工业大学772信箱
  • 邮编:430068
  • 邮箱:paper@cmemo.org.cn
  • 电话:027-87646802
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-132X
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1294/TH
  • 邮发代号:38-10
  • 获奖情况:
  • 1997年获中国科协期刊一等奖,第二届全国优秀科技...,机械行业优秀期刊一等奖,1999年获首届国家期刊奖,2001年获首届湖北十大名刊,中国期刊方阵“双高”期刊,2003第二届国家期刊奖提名奖,百种中国杰出学术期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:50788