曲线轨迹剪叉式机构设计理论研究

发布时间：2017-06-06 09:22

  本文关键词：曲线轨迹剪叉式机构设计理论研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：剪叉式机构是一种结构简单、能够折叠和展开、可以实现模块化装配的机构。因其能迅速展开折叠,多次重复使用等优点,故在生产、生活中获得广泛应用。特别是在建筑和军事领域的应用有重要意义。目前剪叉式机构的研究多集中在机构的实际应用上,对于其理论研究还有待深入分析,以拓宽其应用。 首先,本文通过分析剪叉式机构的结构特点,对剪叉式机构的变异演化规律进行了研究,剪叉式机构主要是基于铰接方式变异、剪叉臂结构变异以及接头类型变异等三种基本变异,在平面及空间区域内进行变异,同时演化出一种曲线轨迹的剪叉式机构。 其次,本文对变异型剪叉式机构的运动学模型,采用D-H变换原理,根据任意相邻的两个坐标系之间的位置变换计算方法,建立了通用的数学模型,并进行了逆运动学求解。 然后以变异型剪叉式机构的通用数学模型建立方法为基础,建立了曲线轨迹剪叉式机构的运动学模型,并对模型赋予具体的结构尺寸,就机构的运动学参数(包括位移、速度、加速度)进行了分析,得出了曲线轨迹剪叉式机构的运动特性,当各级单元中剪叉臂与AkBk连线的夹角α有某一确定值时(α的变化范围是3°～41°),末端任意点P的位置可以确定。通过Solid Works、Adams软件的综合使用,建立了曲线轨迹剪叉式机构的虚拟样机模型,并进行了运动仿真,验证了对曲线轨迹剪叉式机构建立的数学模型的正确。 最后研究曲线轨迹剪叉式机构尺度综合方法,确立了曲线轨迹参数方程与构件尺度之间的关系。分析了基本剪叉式机构、斜直线轨迹剪叉式机构、曲线轨迹剪叉式机构尺寸与从动件轨迹之间关系,得出曲线轨迹剪叉式机构在保持剪叉臂两段长度比值不变的情况下,改变剪叉臂的长度只改变轨迹线的位置,而改变剪叉臂中两端长度比值k,则明显改变从动件运动轨迹曲线的曲率半径以及机构内部的空间大小的结论。
【关键词】：剪叉式机构 变异演化规律 曲线轨迹 运动模型 仿真分析 尺度综合
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 论文选题的背景及意义10-12
• 1.2 剪叉式机构国内外研究现状12-14
• 1.3 本文研究的内容14-16
• 第二章 剪叉式机构的构型变异演化规律研究16-29
• 2.1 概述16-17
• 2.2 平面区域内的变异演化17-20
• 2.3 空间区域内的变异演化20-24
• 2.4 变异剪叉式机构应用举例24-25
• 2.5 剪叉式机构的演化规律归纳25-26
• 2.6 剪叉式机构的演化原则26-27
• 2.7 本章小结27-29
• 第三章 变异型剪叉式机构通用运动学模型建立与分析29-40
• 3.1 Denavit-Hartenberg 坐标变换原理30-31
• 3.2 变异型剪叉式机构通用运动学模型的建立31-38
• 3.2.1 变异型剪叉式机构运动学分析31-33
• 3.2.2 相邻两级基本剪叉单元变换矩阵确定33-34
• 3.2.3 平面剪叉式机构通用运动学模型的建立34-38
• 3.3 逆运动学分析与求解38-39
• 3.3.1 反变换法求解运动学原理38
• 3.3.2 逆运动学求解38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 曲线轨迹剪叉式机构应用及运动特性40-59
• 4.1 曲线轨迹剪叉式机构运动学模型建立40-45
• 4.2 曲线轨迹剪叉式机构运动特性分析45-55
• 4.3 曲线轨迹剪叉式机构运动仿真55-58
• 4.3.1 三维模型的建立55-56
• 4.3.2 Adams 设置56
• 4.3.3 获取机构运动的运动特性图56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 曲线轨迹剪叉式机构构型与尺度综合方法研究59-72
• 5.1 机构尺度综合研究方法59-60
• 5.2 曲线轨迹剪叉式机构参数方程与构件尺度之间关系60-61
• 5.3 从动件轨迹形式与机构构型之间关系61-71
• 5.3.1 基本剪叉机构尺寸与从动件轨迹形式61-62
• 5.3.2 斜直线轨迹剪叉式机构尺寸与从动件轨迹形式62-64
• 5.3.3 曲线轨迹剪叉式机构尺寸与从动件轨迹关系64-69
• 5.3.4 曲线轨迹剪叉式机构剪叉臂两段比值k与驱动力矩关系69-71
• 5.4 本章小结71-72
• 结论与展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 附录(攻读学位期间发表论文目录及参与课题)79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙学俭;王仙勇;董宇;;焊接机器人运动学正逆解[J];北京石油化工学院学报;2011年01期

2 谢力生;;剪式液压升降台相关参数的确定[J];工程机械;2008年11期

3 李鄂民,李金涛;剪叉机构中两种液压缸布置方式的分析和比较[J];甘肃工业大学学报;2000年01期

4 郑玉巧;张堆学;毛建军;黄建龙;;剪叉式升降台液压缸位置参数优化设计[J];机床与液压;2010年20期

5 冯庆涛;潘存云;高富东;;一种新型旋转伸缩机构的设计与分析[J];机械设计与研究;2010年04期

6 郭凯;潘存云;张湘;邓豪;;平面剪叉式机构通用运动学模型的建立与分析[J];机械设计与研究;2010年06期

7 孙东明;董为民;李珊;;对称驱动的重载剪式升降平台的设计[J];机械设计与制造;2006年06期

8 于永江;郭云绯;高畅;;虚功原理法进行多层剪叉机构受力分析[J];机械设计与制造;2008年03期

9 张艳丽;李景奎;李树军;;可重构模块化机器人正运动学建模[J];机械设计与制造;2008年10期

10 宋孟军;张明路;;变形移动机器人腿部运动学正逆解求解及仿真[J];机械科学与技术;2011年12期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 孙从军;折叠网格结构的几何构成及其力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

2 殷彬;剪叉式机动平台的设计与结构优化[D];长沙理工大学;2012年

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本文编号：425969