针对空间多环耦合机构比空间并联机构更加复杂,运动链之间通过运动副作用于耦合构件产生了更多的约束作用,提出了一种适用于多环耦合机构的自由度计算新方法。首先,确定机构中的耦合构件,结合运动副约束法线分布,把机构中各构件之间通过运动副产生的约束,简化成约束点上法线的分布;然后,将耦合机构的自由度分析转化为分析各个耦合构件的约束法线几何关系,根据建立的约束法线几何关系对自由度的判定理论,分析判定耦合构件的自由度性质,并确定各耦合构件的过约束数目;最后,通过机构的连续性确定虚约束数目,代入自由度计算公式,得到多环耦合机构的自由度。结合实例分析可知,新方法不仅可以求得各耦合构件的自由度,还可准确计算耦合机构的自由度。新方法理论依据充分,物理意义明确,可有效应用于耦合机构的自由度分析。

以建立满足工序需求的工件定位点数量最少的定位布局为目标,以定位法线为介质,基于定位法线的工件定位的几何定理,推论出工件自由度与定位法线关系,获得自由度约束模型的定位法线信息;建立工件自由度数学模型,运用逻辑减运算法则建立工件各类型自由度之间关系,获得自由度模型的规划方案;根据规划方案中的定位法线信息,得出定位点初始布局。利用典型实例详细介绍了基于定位法线进行工件定位点布局规划的应用过程。该方法仅需自由度信息,规划过程简便,适用于各类工件,尤其是复杂工件的初步定位方案设计。