基于解域的多杆机构综合理论与方法研究

发布时间：2017-12-08 20:06

  本文关键词：基于解域的多杆机构综合理论与方法研究

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【摘要】：机构综合的结果决定了机器的性能水平,能否综合出性能较优的机构,是机械产品竞争能力的体现。同时,高效实用的机构综合方法事关机械产品的经济性和效率,是产品开发和市场竞争的首要环节。本文在国内外相关研究成果的基础上,基于四杆机构的解域综合理论与方法,给出了平面多杆机构的位置综合理论与方法,并进一步地将解域综合理论与方法拓展应用于空间机构的位置综合,有效解决了空间5-SS机构的位置综合问题。主要研究内容如下：(1)RR构件综合本文系统地给出了根据两个或一个刚体的四个位置综合RR构件的方法。首先,根据综合构件杆长不变条件,推导出RR构件的平面三次曲线综合方程,并将方程表示的曲线称为解曲线。然后,给出了解曲线的离散生成和顺序生成两种方法。其中,应用解曲线离散生成法求得离散分布于解曲线上的点；应用解曲线顺序生成法可有序求解出解曲线上的点。(2)六杆机构四位置综合将四杆机构的解域综合理论与方法拓展应用于解决六杆机构四位置综合问题。在给定3R开链四位置的情况下,添加两个RR构件即可得到一个单自由度六杆机构,本文给出了7种RR构件添加方法,鉴于综合添加的两个RR构件之间的依赖关系,将两个RR构件的添加方法分为两类。结合解曲线的离散生成和顺序生成的两种方法,给出了六杆机构局部解域和全局解域建立方法,并通过解域表示出综合所得全部机构解。在对六杆机构位置分析和雅可比矩阵分析的基础上,给出了六杆机构运动缺陷判定方法。当机构在给定位置的雅可比矩阵行列式值的符号不同时机构存在运动缺陷；给定输入角通过位置分析无解,或根据位置分析和机构运动连续性条件求得的装配构型与给定装配构型不同,则机构亦存在运动缺陷。(3)八杆机构四位置综合在给定4R开链四位置的情况下,添加三个RR构件即可得到一个单自由度八杆机构。本文依据添加的三个RR构件之间的依赖关系,将153种RR构件添加方法分为五类。基于八杆机构的三个RR构件的综合添加过程和解曲线的顺序生成方法,给出了八杆机构的五类解域建立方法,并通过解域表示出综合所得的八杆机构解。根据六杆机构运动缺陷判定方法,在对八杆机构位置分析和雅可比矩阵分析的基础上,给出了八杆机构运动缺陷判定方法(4)空间5-SS机构六位置综合给出了5-SS机构六位置综合方法。5-SS机构位置综合的基础是SS构件的综合,为此,本文推导出SS构件位置综合的综合方程,并对其进行求解。基于平面多杆机构的解域综合方法,并结合5-SS机构位置综合过程给出了5-SS机构位置综合的解域建立方法。通过对5-SS机构的线性驱动、位置分析和雅可比矩阵分析,给出了5-SS机构的运动缺陷判定方法,从而有效的剔除解域中存在运动缺陷的机构解。(5)机构综合软件开发在上述机构综合理论与方法的研究基础上,利用开发软件Visual C++和Matlab混合编程,并结合OpenGL,开发出平面多杆机构综合软件和空间5-SS机构综合软件。这些机构综合软件具有友好的人机交互界面,在完成机构综合的同时可对机构进行运动仿真,并对综合及仿真过程中的数据进行保存。机构综合软件可有效的完成文中综合示例,从而验证本文提出的机构综合理论方法的正确性和可行性。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH112

【参考文献】

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本文编号：1267661