机构可动性设计缺陷辨识模型与修复方法研究

发布时间：2017-07-27 14:06

  本文关键词：机构可动性设计缺陷辨识模型与修复方法研究

  更多相关文章： 设计缺陷 辨识 修复 回路 分支 灵活度 转动能力

【摘要】：机械产品设计缺陷辨识及修复是提高设计效率和保障设计质量的关键,本文以机构设计缺陷辨识为主线,对机构中的回路缺陷、分支缺陷、灵活度设计缺陷和转动能力设计缺陷的辨识与修复进行了较为深入系统的研究。回路缺陷和分支缺陷是连杆机构运动学综合中经常出现的设计缺陷,以球面四杆机构为研究对象。通过采用从欧式空间到共形空间的映射函数,建立了球面四杆机构的共形模型。基于该共形模型以及共形几何代数中的代数运算法则,给出了关于精确点构型的表达式,通过判别所有精确点的构型是否相同来辨识机构的回路缺陷或分支缺陷。采用共形几何代数的内积运算,建立了该机构的距离曲线公式,基于距离曲线及限制线,实现了球面四杆机构回路的识别。通过判别所有的精确点是否位于相同的回路上来辨识机构的回路缺陷。对于具有回路缺陷或分支缺陷的机构,采用模拟退火优化算法对机构的输入或输出值进行优化,实现了对回路缺陷或分支缺陷的修复。针对灵活度设计缺陷,以球面三自由度串联机器人为研究对象。通过D-H法建立了该机构的连杆坐标系,基于共形几何代数理论以及该机构的连杆坐标系,获得了该球面机构运动学反解的解析解,利用该解析解定义了该机构的服务区。基于服务区与服务圆计算了该机器人的灵活度,通过判别球面机构灵活度是否符合设计要求来实现球面机构灵活度设计缺陷的辨识。对于具有灵活度设计缺陷的机构,采用改进粒子群优化算法来优化该机构的杆长值,实现了对灵活度设计缺陷的修复。针对转动能力设计缺陷,以2T1R并联机器人为研究对象,通过采用从欧式空间到共形空间的映射函数,建立了2T1R并联机器人的共形模型。基于该共形模型以及共形几何代数中的代数运算法则,提出了一套关于2T1R并联机构转动能力设计缺陷辨识的方法。对于具有转动能力设计缺陷的机器人,采用改进细菌群趋药性优化算法,对杆长值进行优化,实现了转动能力设计缺陷的修复。本文建立的回路缺陷、分支缺陷、灵活度设计缺陷及转动能力设计缺陷辨识及修复模型为机构的设计缺陷辨识及修复提供了有效的理论、方法和技术。
【关键词】：设计缺陷 辨识 修复 回路 分支 灵活度 转动能力
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景与意义10-13
• 1.2 研究现状13-15
• 1.2.1 机械产品设计缺陷辨识与修复研究现状13-14
• 1.2.2 机构设计缺陷辨识及修复研究现状14-15
• 1.3 研究内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 理论基础17-30
• 2.1 共形几何代数的数学理论17-20
• 2.1.1 内积、外积和几何积17-18
• 2.1.2 基本几何元素的表达形式18-20
• 2.2 刚体位姿的描述及坐标变换20-23
• 2.3 D-H坐标系23-25
• 2.4 模拟退火算法25
• 2.5 粒子群优化算法25-27
• 2.6 细菌群趋药性优化算法27-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 球面四杆机构回路缺陷与分支缺陷辨识及修复30-48
• 3.1 球面四杆机构的共形模型30-31
• 3.2 球面四杆机构回路缺陷辨识31-35
• 3.3 球面四杆机构分支缺陷辨识35-36
• 3.4 球面四杆机构的回路缺陷与分支缺陷的修复36-39
• 3.5 数值实例39-47
• 3.5.1 数值实例 139-44
• 3.5.2 数值实例 244-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 球面机构灵活度设计缺陷辨识及修复48-59
• 4.1 球面三自由度串联机器人灵活度设计缺陷辨识48-52
• 4.1.1 球面三自由度串联机器人结构分析及坐标系建立48-49
• 4.1.2 球面三自由度串联机器人运动学反解求解49-51
• 4.1.3 球面三自由度串联机器人灵活度分析及缺陷辨识51-52
• 4.2 球面三自由度串联机器人灵活度设计缺陷修复52-55
• 4.3 数值实例55-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 2T1R并联机构转动能力设计缺陷辨识及修复59-68
• 5.1 2T1R并联机构共形模型59-60
• 5.2 2T1R并联机构转动能力设计缺陷辨识60-63
• 5.3 2T1R并联机构转动能力设计缺陷修复63-65
• 5.4 数值实例65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 论文总结与展望68-70
• 6.1 论文总结68-69
• 6.2 论文展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-76

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