球面四杆曲柄滑块机构尺度综合的研究

发布时间：2017-05-26 12:24

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【摘要】：空间连杆机构尺度综合(函数综合、轨迹综合及刚体导引综合)是连杆机构设计的重要内容。相对于平面连杆机构,空间连杆机构的研究较少,而球面四杆曲柄滑块机构作为典型空间连杆机构之一,在输出类型等方面尤其不可取代的作用,因此本文对球面四杆曲柄滑块机构的尺度综合进行了深入研究。 一、球面四杆曲柄滑块机构函数综合 首先,建立机构数学模型,并推导出机构输入、输出函数关系式,借助于傅里叶级数理论,对函数表达式进行傅里叶变换,可得到输入输出函数与机构基本尺寸型之间的关系,在此基础上建立球面四杆曲柄滑块机构数据库；其次,根据给定输入输出函数及其傅里叶展开式,运用模糊识别理论在数据库中识别出若干组符合设计要求的基本尺寸型,进而实现球面四杆曲柄滑块机构函数综合。 二、球面四杆曲柄滑块机构轨迹综合 首先,基于傅里叶级数理论及一维、二维傅里叶级数性质,建立球面四杆曲柄滑块机构数学模型并给出其约束条件,在此基础上,可将轨迹输出的三维傅里叶表达式用一维、二维傅里叶表示；其次,对连杆轨迹进行谐波分析,可发现其谐波成分与对应机构尺寸及转角函数(即转角算子)的谐波特征参数之间存在一定的联系,对其谐波参数进行无量纲标准化处理后,消除球面四杆曲柄滑块机构杆长、形状、安装位置等因素的影响,从而发现连杆轨迹与机构基本尺寸型之间联系。由此,建立球面四杆曲柄滑块机构连杆基本尺寸型变步长数据库。根据傅里叶级数理论可得到连杆轨迹的傅里叶展开式,借助于其谐波成分推导出机构实际杆长尺寸、连杆上点的位置及机构实际安装参数等,实现球面四杆曲柄滑块机构的尺度综合研究。 三、球面四杆曲柄滑块刚体导引综合 首先,根据建立的机构数学模型,可得到刚体导引位置输出及转角输出的数学表达式,并对其进行傅里叶变换,可得到刚体转角输出与其对应谐波特征参数的关系,由此可建立球面四杆曲柄滑块机构刚体转角输出变步长数据库；再对机构刚体导引位置输出进行谐波分析,进而推导出机构实际尺寸,同时机构安装位置尺寸也可得到,最终实现球面四杆曲柄滑块机构刚体导引综合问题的求解。
【关键词】：球面四杆曲柄滑块机构 傅里叶级数 尺度综合 谐波分析
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 本课题的来源及研究意义7-8
• 1.1.1 本课题的来源7
• 1.1.2 课题的研究意义7-8
• 1.2 连杆机构尺度综合现状8-10
• 1.3 本文主要工作10-11
• 第二章 机构尺度综合理论基础11-14
• 2.1 傅里叶级数理论11-12
• 2.1.1 概述11
• 2.1.2 复函数(周期性)的傅里叶级数展开式11
• 2.1.3 快速傅里叶变换(FFT)11-12
• 2.2 连杆输出傅里叶形式的几何意义12-13
• 2.2.1 连杆输出一维傅里叶形式的几何意义12
• 2.2.2 连杆输出二维傅里叶形式的几何意义12-13
• 2.2.3 连杆输出三维傅里叶形式的几何意义13
• 2.3 本章小结13-14
• 第三章 球面四杆曲柄滑块机构函数综合14-23
• 3.1 机构输出函数的数学模型14-15
• 3.2 机构输出函数的谐波分析15-17
• 3.3 机构输出函数的综合过程17-20
• 3.3.1 变步长数据库的建立和相似度拟合17-19
• 3.3.2 函数综合的优化19-20
• 3.3.3 函数综合步骤20
• 3.4 算例20-21
• 3.5 结论21-23
• 第四章 球面四杆曲柄滑块机构轨迹综合23-38
• 4.1 数学模型及连杆曲线23-26
• 4.2 特征参数提取26-28
• 4.3 轨迹综合步骤28-32
• 4.3.1 各基本尺寸型对连杆轨迹曲线的影响28-30
• 4.3.2 变步长数据库的建立及相似度拟合30
• 4.3.3 参数计算30-32
• 4.3.4 轨迹综合步骤32
• 4.4 综合算例32-37
• 4.5 本章小结37-38
• 第五章 球面四杆曲柄滑块机构刚体导引综合38-51
• 5.1 数学模型的建立38-39
• 5.1.1 球面四杆曲柄滑块刚体导引机构位置输出的数学描述38-39
• 5.2 球面四杆曲柄滑块刚体导引机构转角输出的数学描述39-40
• 5.3 刚体导引机构输出谐波分析40-45
• 5.3.1 球面四杆刚体导引机构输出的谐波提取40-42
• 5.3.2 球面四杆曲柄滑块刚体导引机构输出特征参数的提取42-44
• 5.3.3 计算实际参数及安装尺寸44-45
• 5.4 综合步骤及算例45-50
• 5.5 本章小结50-51
• 第六章 结论51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-56
• 作者简介56
• 攻读硕士学位期间研究成果56-57

【参考文献】

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1 曾U喺

本文编号：396844