机构运动综合的自适应理论与方法的研究

发布时间：2020-06-17 10:49

【摘要】：本论文在国家自然科学基金(No.59675003)的资助下,结合工程设计实际,对有限分离位置下平面、球面和空间机构运动综合的理论与方法进行了研究。本文首先根据平面曲线的不变量和不变式,分别阐述了平面机构综合中三种基本要素(圆、直线和直线包络圆)的自适应拟合理论和方法:作为补充工作,文中详细讨论了有限位置及多位置情况下,自适应综合方法在平面R-R、P-R和R-P二副杆运动综合中的应用。其次,以球面机构R-R二副杆的约束曲线(单位球面圆曲线)为综合要素,表述了球面机构综合理论与方法。就球面机构综合仅有的一种基本要素深入讨论其性质,根据球面圆曲线的不变量与不变式,给出了有限分离位置下球面曲线的球面圆曲线逼近式,以最大拟合误差极小为原则,构造了自适应圆锥拟合鞍点规划模型,从而将球面机构运动综合问题转化为圆锥拟合与寻优问题,把平面机构综合相关理论推广到球面机构综合,为空间机构综合提供理论基础;讨论了自适应圆锥拟合方法在有限位置和多位置球面R-R二副杆运动综合中的应用;将球面四杆机构函数综合和轨迹综合转换为位置综合问题,建立了球面四杆机构运动综合的统一理论与方法。再次,根据常见空间机构运动副组合的约束曲线与约束曲面的(广义)曲率理论,阐述了空间机构运动综合的基本要素及其不变量拟合理论与方法,研究了有限位置和多位置情况下,自适应综合方法在空间S-S、C-S、C-C和S-C四类二副杆组运动综合中的应用,实现了自适应综合方法从平面到空间的扩展。根据一般球面曲线和圆柱面曲线的不变量与不变式,给出了有限分离位置下空间曲线与球面曲线、圆柱面曲线及其退化形式的逼近式,以最大拟合误差极小为原则,构造了自适应球面拟合和自适应圆柱面拟合的鞍点规划模型,将S-S和C-S类二副杆的运动综合转化为空间运动刚体上寻找(近似)球点和(近似)圆柱面点的拟合与寻优问题。依据空间约束曲面的广义曲率理论,用直母线球面像曲线和腰线来描述有限分离状态下直纹面的几何特征,将定轴直纹面拟合问题分解为球面圆曲线和圆柱面曲线自适应拟合两步骤完成;依据所形成的约束曲面的不变量与不变式,将空间C-C类二副杆的运动综合转化为空间运动刚体上寻找(近似)定轴直母线的拟合与寻优问题。根据定距直纹面的几何特性,给出了直线包络球面的定义,构造了直线包络球面的自适应拟合鞍点规划模型,将S-C类二副杆运动综合转化为自适应直线包络球面拟合问题。本文接着以不同基本综合要素的组合为原则,讨论了四种(RSSR、RCCC、RRSS、和RSCR)常见类型的空间单自由度四杆机构位置综合、函数综合和轨迹综合问题,同样利用机构转化法和轨迹复演法将函数综合和轨迹综合问题转化为位置综合问题,建立了空间机构不同运动要求类型的统一综合模型。本文最后分析了双重环缝缝纫机弯针空间复合进给工艺动作的运动特征,提出了两种基于空间RCCC机构弯针空间复合进给运动新方案,把双自由度的弯针空间复合进给运动转化为不含球面副的空间RCCC机构的近似函数综合问题,采用空间机构自适应综合方法进行求解,得到了空间RCCC机构的尺度,能够在狭小空间内实现双重环缝缝纫机弯针空间复合进给运动要求。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH112
【图文】：

圆拟合,误差曲面,算例,运动平面

具有可比性，因此以运动平面上任意点Pm为初始点，改变xv(m必m)的值，获得不同的离散轨迹，利用式(3.1.2)求拟合圆，以最大拟合误差极小为目标在运动平面上进行二维搜索，均可以找到极值点，如图3.5所示，’*’为由遗传算法选取的一系列个离散点，分别由这些离散点为初始点，利用局部搜索法进行优化求解，所获得的极小点(’o’)均落在误差曲面的沟底，同样绘出了运动平面上的圆点曲线，说明该方法具有较好的收敛性，这是关于mPx必m的二维搜索方法。图3.5算例3.1中白适应圆拟合误差曲面F19.3.5TheerrorsurafceofdaaPtiveeicrlefitting主nexamPle3.1算例3.1:给定运动平面的四个位置:-A:(I，0.1.0)夕.(0.)AZ(2.0，0万)62(0“)A3(3.0，1.5)氏(45’)^;(2.0

误差曲面,圆拟合,自适应,算例

协m0必呵]范围内针对x(mP必m)进行二维搜索，在xPm任卜际。声Pml」少Pm任点，图3.6中’*，同样收敛于误差曲面的某个极值索获得的极值点表示由遗传算法给出的一系列离散点(初始点)，’。’表示由局部搜，显然极值点同样落在误差曲面的山谷内。传统方法通常根据给定五个位置列出非线性方程组，将平面R一R二副杆综合问题转化为非线性方程组的求解问题[3J，如果运动平面上不存在圆点，那么将出现无解的情况，因此对已知位置的好坏存在极大的依赖性。本文利用自适应拟合方法，将平面R一R二副杆综合问题转化为过平面五点求自适应拟合圆问题

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