本文關(guān)鍵詞： 自由度 桿組理論 GOM公式 過約束 型綜合 并聯(lián)機(jī)構(gòu) 基點(diǎn)參數(shù)　出處：《燕山大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：機(jī)構(gòu)自由度分析是機(jī)構(gòu)學(xué)中最基本的問題。在機(jī)構(gòu)學(xué)從理論走向?qū)嵺`的過程中,“公式簡潔、計(jì)算快速、實(shí)用性強(qiáng)”成為對(duì)自由度計(jì)算一個(gè)不可回避的要求。在傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)自由度公式中,過約束的處理一直是一個(gè)關(guān)鍵而又困難的問題。近十年來,基于“集合求交運(yùn)算避開過約束”原理自由度公式的涌現(xiàn),為自由度的快速求解提供了思路。這些方法著眼于機(jī)構(gòu)整體考慮自由度計(jì)算,事實(shí)上分支的自由度在很大程度上體現(xiàn)分支對(duì)輸出構(gòu)件的約束作用,而這是判斷自由度性質(zhì)的前提。這表明現(xiàn)有的公式多少還存在缺陷,其需要解決的問題還有很多。克服現(xiàn)存的弊端,尋求一種更加簡單易行的自由度理論仍然是機(jī)構(gòu)學(xué)研究的熱點(diǎn),也是前沿。首先,基于“廣義桿組”和“基點(diǎn)參數(shù)”等新概念,建立采用“廣義桿組自由度”和“基點(diǎn)階”表示的自由度新公式——GOM公式。以螺旋理論為驗(yàn)證工具,圍繞GOM公式的三個(gè)基本問題進(jìn)行研究:建立機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)描述方法;分析廣義桿組尺度約束類型與運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系,提出確定運(yùn)動(dòng)參數(shù)的四個(gè)準(zhǔn)則;同時(shí)分析轉(zhuǎn)動(dòng)不受約束的條件,建立能夠正確反映輸出構(gòu)件特征和各桿組末端特征關(guān)系的交集規(guī)則。在此基礎(chǔ)上,形成一種較為完善的自由度理論,稱之為“桿組理論”,為后續(xù)GOM公式的應(yīng)用研究奠定理論基礎(chǔ)。將GOM公式及桿組理論應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)構(gòu)自由度求解,討論其在含有伴隨運(yùn)動(dòng)的一般并聯(lián)機(jī)構(gòu)、一般過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)、具有特殊幾何或結(jié)構(gòu)條件的并聯(lián)機(jī)構(gòu)、含復(fù)合桿組的并聯(lián)機(jī)構(gòu)、混聯(lián)機(jī)構(gòu)以及多環(huán)路耦合機(jī)構(gòu)等中的應(yīng)用。針對(duì)多環(huán)路耦合機(jī)構(gòu),提出將復(fù)合桿組拆分成若干簡單桿組相交或相并形式進(jìn)行計(jì)算的方法。所得結(jié)果驗(yàn)證了公式的有效性,同時(shí)為機(jī)構(gòu)自由度快速、有效方法的形成和復(fù)雜機(jī)構(gòu)的自由度分析提供參考和開辟新途徑。將桿組理論應(yīng)用于機(jī)構(gòu)過約束分析,推導(dǎo)并建立機(jī)構(gòu)過約束數(shù)目的計(jì)算公式。提出參數(shù)垂直分量有效準(zhǔn)則,從而將空間約束力(偶)的相關(guān)性分析轉(zhuǎn)化為僅考慮平行時(shí)的相關(guān)性分析,建立基于多零列向量進(jìn)行過約束判斷的八個(gè)準(zhǔn)則。針對(duì)多環(huán)路較復(fù)雜機(jī)構(gòu)無法直接確定桿組參數(shù)矩陣的問題,分析剛性閉合、通過運(yùn)動(dòng)鏈閉合、通過運(yùn)動(dòng)副閉合三種環(huán)路閉合形式下的桿組參數(shù)矩陣,提出逐一建立單次閉合過程中的桿組參數(shù)矩陣,而進(jìn)行過約束求解的方法。同時(shí),單環(huán)路機(jī)構(gòu)過約束判斷準(zhǔn)則的提出,過約束與局部過約束關(guān)系式的建立都將為過約束判斷提供方便。將GOM公式和桿組理論應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的型綜合研究,以桿組自由度及桿組參數(shù)矩陣揭示局部自由度、消極自由度及輸入副判斷問題,在此基礎(chǔ)上建立基于桿組理論進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)解耦桿組綜合的準(zhǔn)則,進(jìn)而提出并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合方法,結(jié)合元參數(shù)標(biāo)注法對(duì)一類具有三分支兩轉(zhuǎn)動(dòng)解耦并聯(lián)新機(jī)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這些綜合理論的提出在機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器人設(shè)計(jì)方面具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)踐參考價(jià)值。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1472871