基于傅氏级数和代数法的连杆机构综合

发布时间：2021-07-02 18:50

　　随着机械手和机器人技术的发展,连杆机构在机械工程中的作用日益突出。为提高机械产品创新设计的效率,工程实际中迫切需要高效、实用的连杆机构综合设计方法,但现有机构综合方法在解的精度、求解速度、解的多样性等某些方面还存在一定的不足。因此,本文以建立更为高效和实用机构综合方法为目标,对平面连杆机构尺度综合问题进行了深入研究,主要研究内容和创新成果如下:（1）建立了可实现多目标点函数综合的代数求解新方法。首先,建立了用傅氏级数描述平面四杆机构输出转角函数的数学公式;然后,将由傅氏级数表示的输出转角函数带入机构封闭矢量方程,依据复指数的性质,得到了输出转角函数傅里叶系数与机构设计参数间的函数关系,并根据这一关系,建立了平面四杆机构函数综合设计方程;最后,通过析配消元法将综合设计方程化简为一元三次方程,求解得到了方程的解析解,建立了由目标转角函数傅里叶系数计算机构设计参数的通用公式。该方法可以简便、快捷的完成平面四杆机构函数综合,克服了原有代数法受机构未知量个数限制,无法实现多目标点函数综合的不足。（2）建立了可实现平面四杆机构多点位连续轨迹综合的代数求解新方法。首先,将平面四杆机构拆分为二杆组,对... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－１平面四杆机构轨迹生成图??如图２－１所示为平面四杆机构轨迹生成图，图中０为坐标原点，０Ａ长度??为ｒ，与ｘ轴的夹角为／／，机构中各构件的长度分别为供１／／■为机构的??

Ｉ—拟合轨迹Ｉ丨??．……．……丨—丨—ｆ?：Ｎｑ－－：…－—??，、……门？—丨—ｖ１０ｉｘ—＇—＾?ｋ一—Ｉ??２０—Ｈ：１—．厂＾：…２。１?…丨—ｒＨ：；??＿３。…—Ｎ?－３０ｉ—＿．…………Ｎ??－４０－ｉ?■；?：……ｉ…？＿……Ｊ?－４０－；?：－?ｉ－…－－ｒ－?－Ｊ??－１２０?－１１０?－１００?－９０?－８０?－７０?－６０?－１２０?－１１０?－１００?－９０?－８０?－７０?－６０?－５０??Ｘ?Ｘ??（ｃ）?２次谐波?（ｄ）３次谐波??图２－２傅氏级数拟合平面四杆机构连杆曲线图??从图中可以发现，〇次谐波时连杆曲线的表达式只包含ｈ项，其拟合的轨迹为??一个固定点。这表明在谐波成分中ｃ。代表了连杆曲线形心在所取坐标系的位置，??与连杆曲线的形状无关。在此基础上，随着谐波次数的增加，拟合轨迹逐步逼??近目标曲线，当累积叠加到３次谐波时，如图中（ｄ）所示，拟合轨迹与目标曲线??已十分接近。此时，目标采样点与拟合采样点间误差五（五＝（ｘｄ＿ｘｇ）２＋?（ｊ，ｄ，；ｇ）２）??己由１次谐波拟合时的６５２．０２０８减小为１．６１７７。因此，通常情况下利用傅氏级??数拟合连杆曲线时，取３次谐波就可满足设计精度要求。??２．３．２平面四杆机构角度输出的傅氏级数表示??平面四杆机构的角度输出是指在机构运动过程中连杆或输出杆的旋转角度。??如图２－１所示，当输入杆ＡＢ转动时，输出杆ＣＤ和连杆ＢＣ会对应产生旋转运??动，其旋转角度是以输入杆ＡＢ转角ｐ为变量的函数，与轨迹输出相同，当输??入杆ＡＢ为曲柄且以《速度匀速转动时，这些函数是以时间／为变量周期函数，??且有：??ｙ／（Ｔ＋ｔ）?＝?ｉ

???１．１?ｒ?Ｉ?１??一目标函数曲线??＾?？拟合函麩曲线??１?？＊：?，：????＊?＇??０．９???；．．．?????？：???０．８?－：??ｒ?：？…?…：?：ｒ?：???０．７｜＾?＾?Ｉ－?｜?ｉ?！？?，丨???０．６?－ｊ?；??：?；?；？?：????｜?｜?｜?｜?｜?｜?！???－０．７?－０．６?－０．５?－０．４?－０．３?－０．２?－０．１??Ｘ??图２－３傅氏级数拟合平面四杆机构输出转角函数图??２１??

【参考文献】：
期刊论文
[1]平面四杆机构少位置设计要求特征提取方法[J]. 丁健生,刘文瑞,孙建伟.  机械传动. 2018(12)
[2]平面四杆机构刚体导引综合的小波特征参数法[J]. 孙建伟,王鹏,刘文瑞,褚金奎.  中国机械工程. 2018(06)
[3]混合驱动机构研究进展与发展趋势[J]. 李瑞琴,王英,王明亚,赵耀虹,宋杰.  机械工程学报. 2016(13)
[4]基于解域的四位置空间RCCC机构综合[J]. 曹阳,韩建友.  农业机械学报. 2016(08)
[5]Stephenson-Ⅲ型平面六杆机构五精确点轨迹综合代数求解[J]. 魏锋,魏世民,张英,廖启征.  北京邮电大学学报. 2015(05)
[6]基于解域的四精确点球面4R机构函数综合[J]. 杨通,韩建友,尹来容.  农业机械学报. 2012(10)
[7]特殊情况下直线机构解域分析与综合方法[J]. 尹来容,韩建友.  农业机械学报. 2011(04)
[8]复合四位置刚体导引机构综合的研究[J]. 杨通,韩建友.  农业机械学报. 2011(03)
[9]基于数学形态学的连杆曲线特征描述[J]. 刘腾,冯立艳,李学刚,田明瑜.  机械设计与制造. 2011(03)
[10]基于解域分析的直线机构综合方法研究[J]. 尹来容,韩建友.  北京科技大学学报. 2011(02)

博士论文
[1]基于输出小波特征参数的连杆机构尺度综合研究[D]. 刘文瑞.长春工业大学 2019
[2]机构分析与综合中若干问题及其几何代数方法研究[D]. 魏锋.北京邮电大学 2017
[3]基于解域的多杆机构综合理论与方法研究[D]. 崔光珍.北京科技大学 2017
[4]基于谐波特征参数的空间连杆机构尺度综合研究[D]. 孙建伟.大连理工大学 2010
[5]机构运动综合的自适应理论与方法的研究[D]. 王淑芬.大连理工大学 2006
[6]平面机构轨迹综合及其计算机辅助创新设计方法研究[D]. 刘勇.华中科技大学 2005
[7]基于简单曲线自适应逼近的平面连杆机构优化综合理论与方法的研究[D]. 李涛.大连理工大学 2000

硕士论文
[1]连杆曲线的形态学分类及演化[D]. 李宽.西南科技大学 2017
[2]基于傅里叶描述子的四杆机构连杆曲线复演研究[D]. 聂雪华.华南理工大学 2015
[3]基于BP神经网络算法的四杆机构轨迹分析[D]. 顾新春.合肥工业大学 2007
[4]平面六杆机构简化函数综合方法的研究[D]. 李鹤荣.大连理工大学 2006
[5]基于形状谱和形状特征的平面四杆机构神经网络设计法[D]. 饶海涛.苏州大学 2005



本文编号：3261025