近十年来,由于工业机器人、字航技术、医疗器械和海洋开发等新兴技术的开发,以及机械电子技术(诸如电子计算机、数控机床、自动照相机以及各种高级生活用电器等)的发展,对机械工业提出了自动化、高精度、重负载、高效率等要求,为机构学的研究指明了方向。特别是由于电子计算机的应用,为机构学的发展提供了有力的工具,使机构学的发展出现了许多新方法和新理论,形成了许多新课题。
二、机构结构理论
Ⅰ.平面机构的结构分析与综合
这方面的研究比较成熟,主要表现在:
(1) 有较完善的活动度公式。
(2) 在АССУР组机构组成理论的基础上,提出了АССУР点运动分析法。
(3) 用图论矩阵表示机械运动链,得到了机械链网络图形、基本参数与运动链之间的函数关系。
(4) 用拆杆、拆副及其推广的拆运动链的方法,把复杂杆组转化为简单杆组。或用杆组外副约束与内副约束互相转化的方法,把复杂杆组转化为简单杆组,从而简化了运动分析与力计算,这种方法适用于各种阿苏尔组机构,也适用于不属于阿苏尔组的机构(如液压式驱动机构)。
(1) 给出了W=1的由R副、P副构成的单闭链的全部结构类型,及其分类运动特征。
(2) 给出了W=0的由R副、P副构成的单闭廓的全部结构类型,及其转化为W=1的单闭链时杆长的特定长度。
(3) 给出W=1的十杆以内可能的全部复链结构类型。近年来图论方法已开始应用于机构结构综合。
(4) 给出АССУР组八杆以内可能有的全部复链结构类型。平面机构结构综台的这些成果,是以较准确实用的平面结构公式及其揭示的机构组成规律为前导的。
结构理论研究的进一步发展,应包括:
三、平面连杆机构
近十年来,在平面连杆机构的研究方面有显著的进展,其主要方面可归纳如下:
Ⅳ.在研究方法上,虽然由于电子计算机的普及,用解析法综合机构已越来越普遍。但几何图解法的研究仍在继续深入,因为图解法简明直观、易于检查。因而,在许多论文中。往往将机构先变换为几何图形,在图解分析的基础上,建立数学模型,然后进行分析求解。因而图解法在机构综合中仍具有重要的地位。
四、空间连杆机构
单环低副机构的运动综合有了进一步的发展,已经提出了各种单环低副机构综合的数学模型,并建立了实用的设计方程及计算程序。对某些空间机构的Burmester线,以及机构的函数综合与刚体位置导引等问题,都有文献进行了不同程度的论述。此外,在机构运动综合中,为保证综合出的位置在解集的同一分支上的“分支”问题,以及按指定顺序依次通过指定位置的“序”问题,也进行了探讨。
函数逼近理论在空间机构的近似综合中得到了进一步的发展。尤其是优化方法,不但可以达到运动综合的要求,还可以通过相应的目标函数及约束集考虑其它设计要求。因此,这一方法正在空间机构的设计中逐步推广。
用对偶数的形式,把空间的力和力矩表示为一个二元力,在空间连杆机构的动力分析中得到了推广应用,用这种形式给出了空间机构的动力学方程式,并应用于某些具体机构的动力分析。有些机构的动力分析,还进一步考虑了连杆的弹性变形。近几年来,空间机构的动力平衡研究受到了广泛的重视,有的文献还进一步进行了机构的综合优化平衡。总之,空间机构的动力分析正在逐步走向实用阶段。
关于凸轮机构研究的近况大致如下:
此外,还考虑到制造误差和间隙对凸轮机构传动性能的影响,以及凸轮机构中摩擦与摩损、润滑和材料选择等问题
六、周转轮系
七、组合机构
组合机构的研究,在近十年来的进展是迅速的,出现了不少专著与专利。
归纳起来有下列几个方面:
八、机构动力学
关于机构力的计算,近几年来进行的研究工作在下列诸方面得到新的发展:
研究,其中包括闭式链机构挠性构件动力学的研究和开式结构的分析,及其普遍应用于机械手、生物工程(骨骼),农业(树振动)的研究;对于机构、机器人、结构系统承受非线性力及阻尼时的弹性动力学研究。
九、机构优化设计
优化设计给机构学的研究提供了一个有力的工具。很多用常规方法不容易解决甚至无法解决的问题,应用优化技术往往迎刃而解。另一方面,机构学研究者们,在应用优化技术的同时又不断地发展了这门技术,提出了许多新的理论和方法,使优化技术更趋完善。
在最近十年内,机构优化设计有着迅速发展的趋势,主要可分为两个方面,一方面是优化理论及技术的发展,另一方面是优化技术在机构学中应用的拓广。