空间连杆机构轨迹综合理论与方法的研究

发布时间：2020-07-28 10:21

【摘要】： 本文将微分几何学、优化方法融于机构学中，建立了空间连杆机构轨迹综合的统一求解数学模型，形成以最大误差最小为目标的鞍点规划综合方法，并编制了轨迹综合的实用软件。文中首先利用二杆三自由度开式机构（RC）中浮动杆上任意点复演给定空间曲线，使浮动杆上任意点和直线都有确定的轨迹—空间曲线和直纹面，以几种典型约束曲面的不变量与不变式为依据，寻求浮动杆上的直线，使其轨迹逼近约束曲面。将直线轨迹（直纹面）分为两个特征，其一球面像曲线用球面上一圆来近似拟合它，其二腰线则用两个同心圆柱面来内外包容逼近它，这两个拟合的目标都是最大误差为最小。由此建立了空间连杆机构轨迹综合的统一数学模型，模型中考虑了机构运动学条件，如曲柄存在条件，杆长大于零等。该模型转化为一个含有多个约束离散极大极小不可微优化问题，为便于求解，本文采用鞍点规划等数学工具，利用极大熵方法将其转化为只含一个约束的单目标可微优化模型。由于本文是采用开式机构进行轨迹复演，就需要确定所需输入的参数以使开式机构运动链成为具有确定运动的机构。为此，本文对RC开式机构工作空间性质进行了分析，从理论上探讨如何根据已知轨迹曲线设置开式机构及其工作空间，从而确定轨迹复演的初始值预给方法。由于预给参数将直接影响到机构综合的效果，所以本文在实例计算中采用试探法进行多次试验，证明此方法是可行的。文中给出了若干具体数值实例，实例分为RCCC机构及其衍生4R机构两种，各实例均得到了满足运动学条件的最优解，从而证明本文所建立数学模型的正确性和方法的有效性。本文最后介绍了本软件的开发过程和使用方法，并制作了相应的三维动画模拟文件进行直观演示。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2000
【分类号】：TH112.1

【引证文献】