刚性变胞机构的结构学、运动学及动力学研究
发布时间：2022-05-02 19:37
本学位论文根据变胞机构的变胞原理，提出了变胞机构的三种变胞过程：杆件增加、杆件减少和杆件数不变仅拓扑结构发生变化。在研究了变胞机构的三种变胞过程后，提出用邻接矩阵变换的方法来描述变胞机构的变胞过程，同时提出用于相应邻接矩阵变换的四种初等矩阵。采用矩阵变换法来描述机构的变胞过程，将变胞机构的构态变换转化为一系列矩阵运算，普遍适用于各种变胞机构的构态变换分析。提出了用于变胞机构结构设计的三种方法：变约束运动副法、限动运动件法和模块组合法。变约束运动副法和限动运动件法主要用于变胞机构在全构态运动过程中机构构件数不变而自由度发生变化的情况；模块组合法主要用于变胞伸展或折叠机构的设计。采用齐次坐标变换和Huston低序体阵列相结合的方法来描述相邻构件之间的变换关系，根据各构件之间的递推关系推导出变胞机构各构件的运动学关系，建立了变胞机构任意构态q之典型体k上任意点P的位置、速度和加速度数学模型。通过分析变胞机构的特殊构态——变胞机构各个构态中杆件数和广义坐标数最多的构态，以及构态切换前后系统动能、势能的变化关系，根据结构学与运动学的有关结论，建立了变胞机构全构态拉格朗日动力学方程。研究了如何使用...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 变胞机构的发展现状
1.3 研究变胞机构的理论意义
1.4 变胞机构的应用
1.5 研究内容
第二章 变胞机构的结构学研究
2.1 变胞机构的构态分析
2.2 描述变胞机构构态变换的邻接矩阵法
2.2.1 杆件数目减少的构态变换
2.2.2 杆件数目增加的构态变换
2.2.3 杆件数目不变的构态变换
2.3 变胞机构的结构设计
2.3.1 变约束运动副法
2.3.2 限动运动件法
2.3.3 模块组合法
2.3.4 实例应用
2.4 本章小结
第三章 变胞机构的运动学分析
3.1 引言
3.2 齐次变换矩阵
3.2.1 位置描述─位置矢量
3.2.2 方位的描述─旋转矩阵
3.2.3 平移运动的齐次变换矩阵
3.2.4 旋转运动的齐次变换矩阵
3.3 变胞机构任意构态q的运动学分析
3.3.1 位移分析
3.3.2 速度分析
3.3.3 加速度分析
3.4 实例分析及仿真
3.5 本章小结
第四章 变胞机构的动力学建模
4.1 引言
4.2 变胞机构动力学方程
4.2.1 变胞机构构态q时系统动能的计算
4.2.2 构态q时势能的计算
4.2.3 构态q时广义力的计算
4.2.4 变胞机构的全构态动力学方程
4.3 运动微分方程的求解
4.4 实例分析
4.5 本章小结
第五章 基于 ADAMS 的变胞机构动力学仿真
5.1 引言
5.2 ADAMS软件简介
5.2.1 ADAMS的分析计算方法
5.2.2 ADAMS的主要模块
5.2.3 ADAMS仿真分析的基本步骤
5.3 变胞机构的建模
5.3.1 建立模型
5.3.2 给零件施加约束和运动
5.3.3 给零件施加作用力
5.4 仿真分析
5.4.1 创建测量变量
5.4.2 设置初始条件
5.4.3 仿真分析
5.5 后处理
5.6 使用 ADAMS 验证第三章的运动学仿真实例
5.6.1 ADAMS 仿真过程中常用函数
5.6.2 运动学仿真结果
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于变胞原理的并联机构微小化设计[J]. 郭宗和,刘云平. 山东大学学报(工学版). 2005(05)
[2]一空间变胞机构的拓扑结构变换和对应的矩阵演算[J]. 戴建生,丁希仑,王德伦. 机械工程学报. 2005(08)
[3]变胞机构的分类及其构态分析[J]. 金国光,高峰,丁希仑. 机械科学与技术. 2005(07)
[4]一种新型变胞快速夹紧装置[J]. 李威,逯经远,刘喜梅,何伟. 机械设计与研究. 2005(02)
[5]基于变胞原理的变自由度机构拓扑型分析[J]. 郭宗和,马履中,杨启志. 中国机械工程. 2005(01)
[6]并联机器人机构构型创新设计研究[J]. 汪劲松,关立文,王立平,李铁民. 机械工程学报. 2004(11)
[7]水下模块化自重构机器人构形拓扑转换[J]. 徐雪松,葛彤,连琏,朱继懋. 机器人. 2004(05)
[8]变胞机构全构态动力学模型及其数值仿真研究[J]. 金国光,丁希仑,张启先. 航空学报. 2004(04)
[9]一种变胞机构——魔术花球的自由度分析[J]. 李端玲,戴建生,张启先,金国光. 机械工程学报. 2002(09)
[10]基于构态变换的变胞机构结构综合[J]. 李端玲,戴建生,张启先,金国光. 机械工程学报. 2002(07)
硕士论文
[1]基于ADAMS虚拟平台的多关节机器人动力学分析[D]. 赖锡煌.北方工业大学 2005
[2]基于虚拟样机技术的专用机器人动力学研究[D]. 余锋.兰州理工大学 2003
本文编号：3649823
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 变胞机构的发展现状
1.3 研究变胞机构的理论意义
1.4 变胞机构的应用
1.5 研究内容
第二章 变胞机构的结构学研究
2.1 变胞机构的构态分析
2.2 描述变胞机构构态变换的邻接矩阵法
2.2.1 杆件数目减少的构态变换
2.2.2 杆件数目增加的构态变换
2.2.3 杆件数目不变的构态变换
2.3 变胞机构的结构设计
2.3.1 变约束运动副法
2.3.2 限动运动件法
2.3.3 模块组合法
2.3.4 实例应用
2.4 本章小结
第三章 变胞机构的运动学分析
3.1 引言
3.2 齐次变换矩阵
3.2.1 位置描述─位置矢量
3.2.2 方位的描述─旋转矩阵
3.2.3 平移运动的齐次变换矩阵
3.2.4 旋转运动的齐次变换矩阵
3.3 变胞机构任意构态q的运动学分析
3.3.1 位移分析
3.3.2 速度分析
3.3.3 加速度分析
3.4 实例分析及仿真
3.5 本章小结
第四章 变胞机构的动力学建模
4.1 引言
4.2 变胞机构动力学方程
4.2.1 变胞机构构态q时系统动能的计算
4.2.2 构态q时势能的计算
4.2.3 构态q时广义力的计算
4.2.4 变胞机构的全构态动力学方程
4.3 运动微分方程的求解
4.4 实例分析
4.5 本章小结
第五章 基于 ADAMS 的变胞机构动力学仿真
5.1 引言
5.2 ADAMS软件简介
5.2.1 ADAMS的分析计算方法
5.2.2 ADAMS的主要模块
5.2.3 ADAMS仿真分析的基本步骤
5.3 变胞机构的建模
5.3.1 建立模型
5.3.2 给零件施加约束和运动
5.3.3 给零件施加作用力
5.4 仿真分析
5.4.1 创建测量变量
5.4.2 设置初始条件
5.4.3 仿真分析
5.5 后处理
5.6 使用 ADAMS 验证第三章的运动学仿真实例
5.6.1 ADAMS 仿真过程中常用函数
5.6.2 运动学仿真结果
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于变胞原理的并联机构微小化设计[J]. 郭宗和,刘云平. 山东大学学报(工学版). 2005(05)
[2]一空间变胞机构的拓扑结构变换和对应的矩阵演算[J]. 戴建生,丁希仑,王德伦. 机械工程学报. 2005(08)
[3]变胞机构的分类及其构态分析[J]. 金国光,高峰,丁希仑. 机械科学与技术. 2005(07)
[4]一种新型变胞快速夹紧装置[J]. 李威,逯经远,刘喜梅,何伟. 机械设计与研究. 2005(02)
[5]基于变胞原理的变自由度机构拓扑型分析[J]. 郭宗和,马履中,杨启志. 中国机械工程. 2005(01)
[6]并联机器人机构构型创新设计研究[J]. 汪劲松,关立文,王立平,李铁民. 机械工程学报. 2004(11)
[7]水下模块化自重构机器人构形拓扑转换[J]. 徐雪松,葛彤,连琏,朱继懋. 机器人. 2004(05)
[8]变胞机构全构态动力学模型及其数值仿真研究[J]. 金国光,丁希仑,张启先. 航空学报. 2004(04)
[9]一种变胞机构——魔术花球的自由度分析[J]. 李端玲,戴建生,张启先,金国光. 机械工程学报. 2002(09)
[10]基于构态变换的变胞机构结构综合[J]. 李端玲,戴建生,张启先,金国光. 机械工程学报. 2002(07)
硕士论文
[1]基于ADAMS虚拟平台的多关节机器人动力学分析[D]. 赖锡煌.北方工业大学 2005
[2]基于虚拟样机技术的专用机器人动力学研究[D]. 余锋.兰州理工大学 2003
本文编号：3649823
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3649823.html
