形状可变机构的综合方法与应用

发布时间：2020-07-24 16:34

【摘要】：形状可变机构是一种能在运动过程中改变形态从而完成给定任务的一类机构,它的可操作性比较强,能够应对复杂的工作环境,是当今机械领域研究的前沿方向。形状可变机构的设计过程为对其进行轮廓分析,通过对杆件的运动进行机构综合,得到最终的形状可变机构。首先,本文对形状可变机构的轮廓进行了分析,并详细介绍了如何通过对设计轮廓的分析得到机构的平均轮廓,为了降低计算量,本文编制了相应的软件,简化了设计流程。然后通过机构综合,对比分析解析法和图解法的优缺点,给出机构的综合方法。同时分析了机构的运动特性,通过微调参数得到性能最好的机构。为了降低加工的复杂度,本文通过分析已知的刚性形状可变机构,给出了设计了柔性材料制作的形状可变机构的设计方法。其次,本文对加了柔性材料的形状可变机构进行了伪刚体模型建模和分析。通过建模后将机构拆分为四杆机构和五杆机构进行分析,并且利用形状可变机构的已知参数,对四杆机构和五杆机构中的重要参数进行了求解,利用结果求得整体机构的势能函数,通过选取势能函数的极小值点,确定形状可变机构的稳定状态。最后,为了验证理论的正确性,本文设计了相应的实例,为形状可变机构的实用化打下基础。同时,为了保证形状可变机构的稳定性,增加形状可变机构的应用范围,本文在单个平面形状可变机构的基础上对其进行了并列设计,并通过引入蜗轮蜗杆机构,实现形状可变机构能够完成空间变化。本文针对形状可变机构稳定性不足的问题,首先从引入柔性材料的思路考虑,通过对势能函数的分析,使得形变机构的终点可以在稳定点。然后引入了蜗轮蜗杆机构,利用蜗轮蜗杆机构的自锁效应,使得机构不能逆向变形,这样的情况下,机构的稳定性得到了更进一步的保证,拓宽了形状可变机构的使用范围。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH112
【图文】：

图２－４平均轮靡修正逡逑

节所包含的离散点数，并且会在相应的Ｅｘｃｅｌ表格中输出，最后计算求得平均轮逡逑廓，并且在图上画出。逡逑如图２－５所示为用户的交互界而，可以看到界面分为两个部分，左边为绘图界逡逑面，右边为交互按钮。逡逑气’邋邋0—．．逦＾逡逑｜邋｜邋ｔｏ－，￣￣｜￣￣￣￣￣￣￣￣｜￣￣￣￣｜￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣逦穿逡逑ＩＩ邋４５邋Ｊ邋Ｉ逦逦邋！邋＇逦邋Ｉ异入娜，坐栝Ｉ邋Ｕ戍曲\；逡逑ｉ邋Ｂ邋ｉ邋Ｚｕｌ——Ｉ—逦邋ｒ＝＝ｒ＝＝：逡逑ｐｎ逦：邋—逦１逦：逦ｉ逡逑１５邋Ｊ邋邋：逦ｊ逦；逦邋入分丨邋￡＃ｔ逡逑ｃ．逦逦｜逦邋逦邋逦逡逑逦ｊ逦邋分算平你ｓｓ位！｜ｉ邋ｊ讦算平丨ａＳ２逡逑－１５逦：逦—逦Ｊ逦；逦；；逦：逡逑Ｉ逦ｉ平均轮Ｗｓｆｉｉ坐标丨平均论？ＥＳＳ坐标逡逑二三三邋＾一＂￣｛ｒ逡逑！邋Ｊ．．邋Ｍ邋Ｉ邋Ｍ邋１丨Ｍ邋ＩＩ邋Ｉ丨＜＝３逦交互按银逡逑＇邋Ｉ邋－６５邋－Ｓ５逦－３５邋－２５邋－５５邋－Ｈ邋Ｓ邋１５邋２５邋３＝邋４５邋５５邋￡５邋？逦逦邋＂＂逡逑：——－－－－邋邋逦邋逦邋Ｉ逡逑图２－５软件界面逡逑在左侧的绘图界面应用的是Ｃｈａｒｔ控件，通过利用Ｃｈａｒｔ控件可以很好地控逡逑制绘图界面的表线颜色、坐标刻度、图形的线条样式等，这样在输入了目标轮廓逡逑的刻度之后就可以很直观的显示目标轮廓的具体形状，起到检验所输入坐标是否逡逑正确的作用。右侧用的是Ｂｕｔｔｏｎ组件和ＴｅｘｔＢｏｘ组件，通过Ｂｕｔｔｏｎ组件，可以逡逑设置很多与用户互动的按钮

高的形状可变机构的机构综合可以采用这种简单可行的方法，并且图解法可以帮逡逑助验证其他方法的可行性，多用来配合其他方法一起使用。逡逑如图３－１所示，己知机构的两个位置ＣｉＤ！和Ｃ２Ｄ２的位置，由机械原理上的逡逑知识可以知道，将ＣＣ２，邋ＤｉＤ２进行连接后，分别作出两条线段的垂直平分线，逡逑则可以在条垂直平分线上分别选取固定点做固定端。逡逑＼邋｜邋！＇逡逑、N，／逡逑ｆ逡逑１邋０２逡逑图３－１已知两个位置的的图解法结构综合示意图［２４］逡逑当给定的设计轮廓数目大于三时，根据结构综合的方法，分别连接逡逑这几条线段，分别做这四条线段的垂直平分线，其中ｃ，ｃ２，逡逑（：２（：３相较于点０２逦ＡＡ相较于点0４，则0２，0４分别为圆心点，即为机构的逡逑连架杆的固定端，如图３－２所示。逡逑ｚＣ４逡逑／１邋＼＼逡逑＇邋Ｉ邋／邋／邋ｙｆ逡逑’‘逦！邋ｖ邋ｚ逦＾逡逑，｜，逡逑￥邋：邋＊邋．邋＊逡逑ｉ邋．＊．逡逑！邋０２逡逑图３－２已知三个位置的图解法结构综合示意图【２４］逡逑当设计轮廓数目时

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本文编号：2769115