發(fā)布時(shí)間：2020-04-07 03:21

【摘要】：折紙是一種古老的藝術(shù)。近年來(lái),機(jī)構(gòu)學(xué)在折紙藝術(shù)的啟發(fā)下煥發(fā)出了新的活力,形成了一門(mén)新興的機(jī)構(gòu)學(xué)分支——折紙型機(jī)構(gòu)。在折紙型機(jī)構(gòu)的研究中,數(shù)學(xué)家致力于折紙機(jī)構(gòu)的二維折痕分布與三維結(jié)構(gòu)間的拓?fù)滢D(zhuǎn)換研究,而機(jī)構(gòu)學(xué)家則致力于實(shí)現(xiàn)折紙機(jī)構(gòu)在工程實(shí)際中的應(yīng)用。Flasher折紙機(jī)構(gòu)作為折紙型機(jī)構(gòu)中的一類(lèi)機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)的折展特征鮮明,折展比較大,具有典型的代表性。對(duì)以flasher折紙機(jī)構(gòu)為代表的折紙型機(jī)構(gòu)的理論基礎(chǔ)及其實(shí)際應(yīng)用意義進(jìn)行了深入研究。本文以flasher折紙機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,研究了其自由度計(jì)算方法并進(jìn)行了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,同時(shí)研究了其厚板化方法以實(shí)現(xiàn)flasher折紙機(jī)構(gòu)在工程中的應(yīng)用。本文針對(duì)flasher折紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行了以下工作:首先,深入分析了flasher折紙機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其運(yùn)動(dòng)特性,確定了flasher折紙機(jī)構(gòu)中各頂點(diǎn)的約束關(guān)系,推導(dǎo)了flasher折紙機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣,并計(jì)算了該雅可比矩陣的零空間維度。研究并說(shuō)明了零空間維度與flasher折紙機(jī)構(gòu)自由度之間的關(guān)系,提出了一種flasher折紙機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算的雅可比矩陣法。其次,運(yùn)用D-H參數(shù)法建立了單頂點(diǎn)折紙機(jī)構(gòu)、兩頂點(diǎn)折紙機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并進(jìn)行了flasher折紙機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析�；谧钚《朔ǖ�,利用自由度計(jì)算方法確定機(jī)構(gòu)輸入?yún)?shù),運(yùn)用Matlab軟件對(duì)建立的運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了數(shù)值求解,并對(duì)輸出的運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行了一致性分析,驗(yàn)證了理論分析的正確性。再次,為了實(shí)現(xiàn)flasher折紙機(jī)構(gòu)的工程化應(yīng)用,綜合現(xiàn)有的折紙機(jī)構(gòu)厚板化方法,提出了flasher厚板機(jī)構(gòu)折展過(guò)程中避免干涉的結(jié)構(gòu)調(diào)整法,并應(yīng)用D-H參數(shù)法對(duì)構(gòu)建的flasher厚板機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。最后,運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)flasher厚板機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,將仿真結(jié)果和模型求解結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明,求解結(jié)果與仿真結(jié)果相符合,驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)分析的正確性及提出的厚板化方法的可行性,達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-2-圖1-1 三浦折紙機(jī)構(gòu)構(gòu)型美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室曾設(shè)計(jì)出了一種基于折紙的類(lèi)六邊形可折展太陽(yáng)翼，該機(jī)構(gòu)由一系列邊長(zhǎng)相關(guān)的三角形、矩形和梯形板按照一定的規(guī)則，繞正六邊形排列得到，其典型特點(diǎn)是折展比大。本課題主要是基于 flasher 構(gòu)型的折紙機(jī)構(gòu)建模和厚板化模型進(jìn)行研究。Flasher 的結(jié)構(gòu)構(gòu)型如下圖 1-2 所示，由中心正多邊形和一系列環(huán)繞在中心多邊形周?chē)亩鄠�(gè)幾何相似區(qū)域組成。由于 flasher 機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，可以圍繞著中心多邊形對(duì)每個(gè)區(qū)域的頂點(diǎn)進(jìn)行相似的構(gòu)造擴(kuò)展，使其整體結(jié)構(gòu)不斷延伸，與“三浦折疊”具有相同的擴(kuò)展性。中心為正三邊形 中心為正四邊形 中心為正五邊形中心為正六邊形圖1-2 flasher折紙機(jī)構(gòu)構(gòu)型Flasher 折紙機(jī)構(gòu)與“三浦折疊機(jī)構(gòu)”相類(lèi)似，具有較大的折展比，但卻不能直接應(yīng)用于實(shí)際，需要運(yùn)用一定的方法來(lái)得到其厚板化模型，才能于實(shí)際工程中有所運(yùn)用。本文從折紙機(jī)構(gòu)的理論基礎(chǔ)開(kāi)始研究

圖1-1 三浦折紙機(jī)構(gòu)構(gòu)型美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室曾設(shè)計(jì)出了一種基于折紙的類(lèi)六邊形可折展太陽(yáng)翼，，該機(jī)構(gòu)由一系列邊長(zhǎng)相關(guān)的三角形、矩形和梯形板按照一定的規(guī)則，繞正六邊形排列得到，其典型特點(diǎn)是折展比大。本課題主要是基于 flasher 構(gòu)型的折紙機(jī)構(gòu)建模和厚板化模型進(jìn)行研究。Flasher 的結(jié)構(gòu)構(gòu)型如下圖 1-2 所示，由中心正多邊形和一系列環(huán)繞在中心多邊形周?chē)亩鄠�(gè)幾何相似區(qū)域組成。由于 flasher 機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，可以圍繞著中心多邊形對(duì)每個(gè)區(qū)域的頂點(diǎn)進(jìn)行相似的構(gòu)造擴(kuò)展，使其整體結(jié)構(gòu)不斷延伸，與“三浦折疊”具有相同的擴(kuò)展性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王德倫;戴建生;;變胞機(jī)構(gòu)及其綜合的理論基礎(chǔ)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2007年08期

本文編號(hào)：2617380