發(fā)布時(shí)間：2020-07-10 19:37

【摘要】：近年來,變胞機(jī)構(gòu)發(fā)展成為機(jī)構(gòu)學(xué)中一個(gè)新興的研究方向,因其能夠在不同工作環(huán)境和不同功能需求情況下進(jìn)行自我重構(gòu),以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)變形,進(jìn)而備受眾多研究工作者的關(guān)注。本文以一種能夠在三自由度、兩自由度和單自由度構(gòu)態(tài)間進(jìn)行靈活變換的新型三構(gòu)態(tài)變胞機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象。首先,基于圖論法對(duì)三活動(dòng)度十連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)綜合,通過對(duì)所得構(gòu)型進(jìn)行篩選,選定其中一構(gòu)型作為原始構(gòu)型,并通過桿件的增減和運(yùn)動(dòng)副的缺失進(jìn)行構(gòu)型變換,設(shè)計(jì)出一種新型三構(gòu)態(tài)變胞機(jī)構(gòu)。通過運(yùn)用旋量法對(duì)變胞機(jī)構(gòu)各構(gòu)態(tài)的自由度進(jìn)行計(jì)算,并對(duì)此變胞機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度綜合,分析得到機(jī)構(gòu)系統(tǒng)各桿件間的約束關(guān)系,之后建立該變胞機(jī)構(gòu)的三維模型。然后,運(yùn)用閉環(huán)矢量法對(duì)變胞機(jī)構(gòu)各構(gòu)態(tài)輸出端的位置、速度和加速度的正、逆解進(jìn)行分析計(jì)算,通過雅克比矩陣對(duì)變胞機(jī)構(gòu)各構(gòu)態(tài)進(jìn)行奇異位形分析,又結(jié)合隱函數(shù)存在定理求解出該變胞機(jī)構(gòu)工作空間邊界條件。通過數(shù)值仿真驗(yàn)證了以上求解結(jié)果的正確性,并根據(jù)機(jī)構(gòu)的奇異位形和邊界條件仿真得到該變胞機(jī)構(gòu)各構(gòu)態(tài)的有效工作空間。接著,依據(jù)各桿件質(zhì)心位置和質(zhì)心速度表達(dá)式,計(jì)算出機(jī)構(gòu)各桿件的動(dòng)能和勢能,通過求和得到新型三構(gòu)態(tài)變胞機(jī)構(gòu)的動(dòng)能和勢能,運(yùn)用Lagrange法構(gòu)建變胞機(jī)構(gòu)的剛體動(dòng)力學(xué)方程,對(duì)其求解得到其解析解并運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行仿真分析。最后,在求解出梁單元體質(zhì)量矩陣和剛度矩陣的條件下,建立起此變胞機(jī)構(gòu)各構(gòu)態(tài)的有限元模型,并通過機(jī)構(gòu)系統(tǒng)中各梁單元體質(zhì)量矩陣和剛度矩陣分別求和來獲得此變胞機(jī)構(gòu)各構(gòu)態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣。再運(yùn)用有限元法進(jìn)行彈性動(dòng)力學(xué)建模,通過紐馬克(Newmark)法求解彈性動(dòng)力學(xué)方程,并利用Matlab進(jìn)行數(shù)值仿真分析。通過以上對(duì)該新型三構(gòu)態(tài)變胞機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等方面的研究,為其在工程實(shí)踐方面的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH112
【圖文】：

Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑把以上拓?fù)鋱D變換為運(yùn)動(dòng)鏈，在運(yùn)動(dòng)鏈圖中，頂點(diǎn)表示運(yùn)動(dòng)副，邊表示構(gòu)件，變換逡逑后的運(yùn)動(dòng)鏈如圖２－３所示：逡逑１０逡逑

邐Ａ６２邐Ａ６Ｚ逡逑圖２－３運(yùn)動(dòng)鏈圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋ｋｉｎｅｍａｔｉｃ邋ｃｈａｉｎ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖形的轉(zhuǎn)換得到６３種運(yùn)動(dòng)鏈圖，其運(yùn)動(dòng)鏈圖譜如圖２－３所示，但并逡逑非每種構(gòu)型都能滿足作業(yè)要求，依據(jù)多活動(dòng)度多連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，對(duì)新型多連桿逡逑１１逡逑

１．邋Ｆｉｘｅｄ邋ｌｉｎｋ邋２．邋Ｍｏｔｏｒｓ邋３，邋Ａ，邋１２．邋Ｄｒｉｖｅ邋ｌｉｎｋ邋５，邋７，邋８，邋１０．邋Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ邋ｒｏｄ邋６．邋ｖａｒｉａｂｌｅ邋ｃｅｌｌ邋ｒｏｄ邋９．邋Ｏｕｔｐｕｔ逡逑ｒｏｄ邋１１．邋Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ邋ｒｏｄ邋ｐａｒｔｓ逡逑睡逡逑圖２－１３機(jī)構(gòu)構(gòu)態(tài)二的三維示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１３邋Ｔｈｒｅｅ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｓｔａｔｅ邋ｔｗｏ逡逑２０逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2749363