柔顺可重构机构几何建模策略与设计理论研究
发布时间:2017-05-27 15:10
本文关键词:柔顺可重构机构几何建模策略与设计理论研究,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:柔顺机构由于是依靠机构中柔性部件的形变进而完成相应运动和力的传递,因而与刚性机构相比,柔顺机构具有能减少装配时间、间隙和磨损等方面的优点。柔顺机构的研究对丰富其应用有着重要意义。在此,本文通过建立柔顺可重构机构的数学模型并对其结构的柔顺特性进行分析和研究,提出了对应的柔顺可重构机构设计理论和方法,对满足特定条件下的柔顺机构的设计具有重要意义。其中主要包括:柔顺机构的数学理论模型的建立;柔顺机构的柔顺特性的研究;柔顺机构可重构结构设计策略的研究等。首先,选取经典梁理论作为柔顺机构的物理模型。然后建立对应的结构刚度矩阵并研究其扩展方法,从而组合出不同结构形式的柔顺机构模型。利用得到柔顺机构模型的刚度矩阵进一步获取其柔度矩阵并从中提取出对应的柔顺特征参数,以此来表征该结构的柔顺特性。其次,构建包括:直梁、弯梁及其串联、并联组合形式在内的基础柔顺机构。并以此为基础分析其柔顺特性。然后分别研究其不同的几何尺寸参数和结构参数的变化对其柔顺特征参数的影响。根据所得的曲线和云图总结其规律,为柔顺机构的设计积累经验。再次,通过研究柔顺机构的柔顺特性总结并提出其设计策略。并针对不同的应用情况提出了匹配法、变换法、分解法和两点综合设计。并针对每种方法详细列出其理论推导过程及分析步骤。最后,针对给定的柔顺机构设计问题,利用上述提出的柔顺机构设计方法,展开可重构机构的设计。根据具体的设计实例需求,设计其对应的柔顺机构。并在基础柔顺机构的可重构区域内为其构建多重设计方案。然后通过有限元软件进行建模和分析,对上述设计方案进行验证。
【关键词】:柔顺机构 柔顺特征参数 柔度矩阵 可重构机构
【学位授予单位】:大连工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH112
【目录】:
- 摘要3-4
- Abstract4-8
- 第一章 绪论8-16
- 1.1 柔顺机构简介8-10
- 1.2 柔顺机构的研究现状10-12
- 1.2.1 部分柔顺机构研究现状10-11
- 1.2.2 全柔顺机构研究11-12
- 1.3 柔顺机构的应用12-13
- 1.4 本文的研究目的和意义13-14
- 1.5 本文工作的主要内容及安排14-16
- 第二章 柔顺机构数学模型的选取及推导16-31
- 2.1 柔顺机构的理论基础16-18
- 2.2 柔顺机构模型的刚度矩阵的推导18-21
- 2.3 刚度矩阵扩展方式的选取21-22
- 2.4 结构柔度矩阵的推导22-24
- 2.5 提取柔顺特性参数并加以验证24-27
- 2.6 构建基础柔顺机构27
- 2.7 本章小结27-31
- 第三章 柔顺机构结构参数对其柔顺特性参数影响的分析31-51
- 3.1 结构参数对串联柔顺机构柔顺特征参数的影响31-41
- 3.1.1 两个直梁串联的柔顺机构31-36
- 3.1.2 直梁与弯梁串联的柔顺机构36-41
- 3.2 结构参数对并联柔顺机构柔顺特征参数的影响41-50
- 3.2.1 两个直梁并联的柔顺机构41-45
- 3.2.2 直梁与弯梁并联的柔顺机构45-50
- 3.3 本章小结50-51
- 第四章 柔顺机构的设计策略与分析步骤51-61
- 4.1 匹配法51-53
- 4.2 变换法53-55
- 4.2.1 已知机构的变换54
- 4.2.2 基于匹配法的变换54-55
- 4.3 分解法55-57
- 4.4 柔顺机构的两点间综合设计方法57-59
- 4.5 本章小结59-61
- 第五章 柔顺可重构机构的设计实例61-71
- 5.1 匹配法的柔顺机构的设计61-63
- 5.2 变换法63-66
- 5.2.1 已知机构的变换63-64
- 5.2.2 基于匹配法的变换64-66
- 5.3 目标分解法的柔顺机构的设计66-68
- 5.4 柔顺机构的两点综合设计68-70
- 5.5 本章小结70-71
- 第六章 结论与展望71-73
- 6.1 本文工作的总结71-72
- 6.2 未来工作的展望72-73
- 参考文献73-77
- 致谢77-78
- 附录A 柔顺特性参数的对比验证图表78-79
- 附录B 柔顺机构设计实例的可重构方案79-82
- 攻读硕士学位期间发表的论文82
【参考文献】
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,本文编号:400344
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