变拓扑并联轮胎成型鼓机构综合与特性分析

发布时间：2020-05-14 15:23

【摘要】： 变拓扑并联机构是一类拓扑结构相似,机构特性不相同的并联机构。对变拓扑并联机构综合方法进行深入的研究,有利于发现更多新的机构构型,同时也可为并联机构构型优选、优化和计算机辅助设计提供一定的理论依据。本课题主要依据变拓扑并联机构的基本定义,对变拓扑并联机构在轮胎成型鼓方面的应用以及轮胎成型鼓机构结构改变前后的运动学和动力学性能的变化等方面进行了较为系统的研究。第一,以变拓扑结构机构理论为依据,结合变拓扑并联机构的定义及相关理论,进一步完善了变拓扑并联机构的理论体系。并以典型的并联机构为实例,对变拓扑并联机构的变拓扑方式、拓扑描述和机构运动输出进行了相关的研究。第二,依据螺旋理论,结合拓扑结构学和群论,对变拓扑并联机构进行型综合分析,对轮胎成型鼓机构折鼓过程中的多个构态进行拓扑学分析,将变拓扑并联机构应用于轮胎成型鼓机构,详细分析了可实现两平移一转动的并联机构的类型,利用螺旋理论给出了变拓扑轮胎成型鼓构型综合过程,为变拓扑并联轮胎成型鼓机构的设计提供可选择的结构型式。第三,虚拟样机的建立和运动学特性分析。在UG中建立变拓扑并联轮胎成型鼓机构的零件模型和虚拟样机,对轮胎成型鼓机构的自由度、位置正反解、工作空间等问题进行研究,然后对轮胎成型鼓机构进行运动学特性分析,并利用ADAMS软件对轮胎成型鼓机构的运动学特性进行仿真分析,最后根据轮胎成型鼓机构的运动输出,对添加在轮胎成型鼓机构上的驱动函数进行优化,使轮胎成型鼓机构在整个折鼓过程中所受的冲击得到明显改善。第四,动力学特性分析。在分析轮胎成型鼓的运动学特性的基础上,利用牛顿—欧拉方程的方法建立变拓扑并联机构的动力学模型,以使对变拓扑并联轮胎成型鼓机构的研究更全面。然后利用ADAMS软件对变拓扑并联轮胎成型鼓的动力学特性进行了仿真分析和验证。通过以上分析研究,完善了变拓扑结构机构的理论体系,深入了解了拓扑结构参数对机构性能的影响,为变拓扑并联机构创新设计和应用奠定了良好的理论基础。
【图文】：

变胞机构,太阳能帆板,结构综合,变拓扑

Dai和 ReesJones在1998年发现并提出了变胞机构(met田爪0印 hicmechanism)，目前变胞机构被广泛应用于具有高度折叠性的航空器和机械手中，如折纸变胞机械手(见图1一1)、月球探测车、天线机构及太阳能帆板机构(见图1一2)等都是典型的变胞机构。变胞机构作为变拓扑机构中一个重要的分支，近几年逐渐成为机构学研究的热点l’”一。图1一1折纸变胞机械手图1一2太阳能帆板机构折叠架2002年李端玲等提出了变胞机构构态变化的矩阵消阶法和其结构综合的方法123一]，进一步推动了变胞机构的发展。2004年郭宗和、马履中等对变自由度机构进行了分类，并利用变拓扑理论对该类机构自由度的变化过程进行构态变换描述，提出了对变自由度机构进行拓扑结构分析的“杆一杆”合并的新方法，，为变拓扑机构的深入研究打下了坚实的基础[26一。2004年刘川禾、杨廷力等提出了变拓扑机构的变拓扑方式，分别是利用杆件的藕合，变换杆件之间的连接关系和变换运动副的类型来实现机构变拓扑I29]。刘川禾、杨廷力等在2005年又对变拓扑结构机构理论的基本问题作了进一步的研究，给机构理想化、理想机构、机构元和变元集等新概念作了相关的定义

平面轮,成型鼓,机构,轮胎成型

载能力差等缺点，2009年王克杰将变拓扑并联机构应用于轮胎成型鼓中，并设计出了一种新型四瓦式轮胎成型鼓。传统的轮胎成型鼓机构一直应用平面机构如图1一2所示，平面机构具有刚度差、承载能力弱等缺点，而且轮胎成型鼓的鼓瓦数量越多，成型鼓折叠前后的直径差值就越大，因此就需要更高质量的轮胎成型鼓。由于变拓扑并联机构具有刚度大、承载能力强、惯性小、位置误差小、易于力反馈控制、可根据实际需求改变自身的拓扑结构，输入输出柔度大等优点，因此将之应用于轮胎成型鼓机构中可以有效的弥补传统的轮胎成型鼓机构的缺点，可以有效的提高轮胎成型鼓的质量。图1一2平面轮胎成型鼓机构
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH112

【引证文献】