發(fā)布時(shí)間：2020-04-10 22:46

【摘要】：柔順機(jī)構(gòu)是一種利用柔性構(gòu)件自身的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、力或能量傳遞或轉(zhuǎn)換的裝置,具有精度高、無(wú)摩擦、裝配簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。平面柔順梁是柔順機(jī)構(gòu)中重要的組成單元,它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能提供較大的運(yùn)動(dòng)范圍,因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療仿生、精密儀器等領(lǐng)域。鏈?zhǔn)搅杭s束模型是一種精確、有效的計(jì)算平面柔順梁非線性變形的算法。為了便于柔順機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在一起進(jìn)行討論和機(jī)構(gòu)的變形預(yù)測(cè),本文基于鏈?zhǔn)搅杭s束模型面向智能手機(jī)和平板電腦開(kāi)發(fā)了用于快速建模和分析平面柔順機(jī)構(gòu)的軟件。本文的主要研究工作如下:(1)在基本粒子群優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上,將全局速度最優(yōu)的粒子的影響因素同時(shí)融入粒子的速度更新公式,得到了一種改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法,并通過(guò)幾個(gè)典型測(cè)試函數(shù)驗(yàn)證了這種算法的準(zhǔn)確性與高效性。然后,用此粒子群優(yōu)化算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化從而求出非線性方程組的解,為軟件的求解模塊提供了理論支持。(2)進(jìn)行了MASCM的需求分析與設(shè)計(jì)初步。確定了軟件的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)平臺(tái),并從功能和性能兩方面對(duì)MASCM進(jìn)行了詳細(xì)的需求分析。在軟件需求的指導(dǎo)下,確定了MASCM的功能模塊和軟件結(jié)構(gòu)。利用柔順機(jī)構(gòu)的柔順矩陣,分析了機(jī)構(gòu)間的約束關(guān)系,為MASCM中機(jī)構(gòu)的拓?fù)潢P(guān)系的確定提供了理論基礎(chǔ)。(3)在Android平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了平面柔順機(jī)構(gòu)建模與分析APP(MASCM)的各個(gè)模塊。軟件用戶交互界面可供用戶通過(guò)觸控快速的繪制平面柔順機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型;機(jī)構(gòu)繪圖模塊定義了繪圖系統(tǒng)的圖元,并且提供圖形繪制功能;機(jī)構(gòu)參數(shù)輸入模塊供用戶定義柔性構(gòu)件和剛性桿件的參數(shù);機(jī)構(gòu)信息數(shù)據(jù)化模塊可以提取用戶繪制的平面柔順機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖的數(shù)據(jù)信息,并進(jìn)行存儲(chǔ);機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)建模模塊是基于鏈?zhǔn)搅杭s束模型,結(jié)合用戶機(jī)構(gòu)中單元的參數(shù),得到機(jī)構(gòu)的幾何非線性方程組;模型求解模塊是基于改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法求解機(jī)構(gòu)模型中的非線性方程組;計(jì)算結(jié)果后處理模塊可以將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)畫(huà)實(shí)時(shí)展示,并顯示該機(jī)構(gòu)的力-位移曲線和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。(4)通過(guò)部分柔順?biāo)臈U機(jī)構(gòu)、圓弧導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、交叉簧片式柔性鉸鏈等幾個(gè)經(jīng)典的平面柔順機(jī)構(gòu)介紹了MASCM進(jìn)行平面柔順機(jī)構(gòu)建模與分析的操作流程,將分析得到的結(jié)果分別與其他方式得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,并通過(guò)搭建部分柔順?biāo)臈U機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),驗(yàn)證了MASCM分析的準(zhǔn)確性,說(shuō)明MASCM的分析結(jié)果對(duì)于設(shè)計(jì)人員具有參考價(jià)值。最后,通過(guò)Junit對(duì)MASCM進(jìn)行了單元測(cè)試,保證了MASCM軟件的質(zhì)量。
【圖文】：

依靠機(jī)構(gòu)變形實(shí)現(xiàn)功能：(a)鑷子(b)指甲刀

圖 1.5 基于折紙藝術(shù)的柔順空間可展開(kāi)天線[16]1.2 柔順機(jī)構(gòu)分析軟件的研究現(xiàn)狀現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能將機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論果與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，，具有強(qiáng)大的比如以上提到的的基于有限單元法開(kāi)發(fā)的工析柔性構(gòu)件的大變形，但是這個(gè)求解過(guò)程較也不斷增加。所以開(kāi)發(fā)一款快速、簡(jiǎn)便、直
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2622798