本文關(guān)鍵詞：平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)綜合了柔性機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)兩類機(jī)構(gòu)特性，在先進(jìn)制造、精密裝備、納米級定位以及生物工程等很多領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用變得日益廣泛。隨著應(yīng)用的發(fā)展，對平面不同構(gòu)型的全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)的需求也日漸增多，使得平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)方面面臨新的挑戰(zhàn)。因此，引入簡單的、實(shí)用的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論和方法已成為柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的新熱點(diǎn)。 本文以平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對象，基于拓?fù)鋬?yōu)化理論對平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，并應(yīng)用有限元軟件對所設(shè)計(jì)的平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，驗(yàn)證了將拓?fù)鋬?yōu)化理論應(yīng)用于平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)有效性。本文從以下幾個(gè)方面做了探討： （1）針對平面兩自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立其材料插值方法（SIMP）拓?fù)鋬?yōu)化模型，采用優(yōu)化準(zhǔn)則（OC）算法對該模型進(jìn)行求解，應(yīng)用過濾技術(shù)消除數(shù)值解中棋盤格和網(wǎng)格依賴病態(tài)問題。在后處理中采用圖像光滑濾波技術(shù)對上述拓?fù)鋱D進(jìn)行處理，得到光滑的曲線邊界。并采用有限元對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析，得出其運(yùn)動(dòng)特性滿足設(shè)計(jì)要求，定量的驗(yàn)證了該方法的有效性。 （2）針對支鏈?zhǔn)狡矫嫒杂啥热犴槻⒙?lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立其SIMP拓?fù)鋬?yōu)化模型，采用優(yōu)化準(zhǔn)則（OC）算法對該模型進(jìn)行求解，應(yīng)用過濾技術(shù)消除數(shù)值解中棋盤格和網(wǎng)格依賴病態(tài)問題。在后處理中采用圖像光滑濾波技術(shù)對上述拓?fù)鋱D進(jìn)行處理，得到光滑的支鏈?zhǔn)狡矫嫒杂啥热犴槻⒙?lián)機(jī)構(gòu)輪廓邊界。并采用有限元對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析，得出其為運(yùn)動(dòng)特性滿足設(shè)計(jì)要求，定性的驗(yàn)證了該方法的有效性。 （3）針對平面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了微分運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，推導(dǎo)了其輸入輸出之間的映射關(guān)系，基于這種映射關(guān)系建立整體式全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)材料插值方法（SIMP）模型，采用改進(jìn)的優(yōu)化算法（OC）算法對其進(jìn)行求解，應(yīng)用過濾技術(shù)消除棋盤格和網(wǎng)格依賴數(shù)值解病態(tài)問題。在后處理中采用圖像光滑濾波技術(shù)對上述拓?fù)鋱D進(jìn)行處理，，得到光滑的整體式平面三自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)輪廓邊界。并利用有限元軟件對其進(jìn)行靜力學(xué)分析，得出基于微分運(yùn)動(dòng)分析下的柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)微運(yùn)動(dòng)特性滿足設(shè)計(jì)要求，定量驗(yàn)證了該方法的有效性。 本文以拓?fù)鋬?yōu)化為工具，以平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對象，將平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)和拓?fù)浞椒ㄒ约靶阅芊治鲇袡C(jī)的結(jié)合在一起，初步實(shí)現(xiàn)了平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)拓?fù)鋵用鎸?shí)現(xiàn)平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu) 拓?fù)鋬?yōu)化 密度懲罰材料模型 優(yōu)化準(zhǔn)則算法
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 偽剛體設(shè)計(jì)方法10-11
• 1.2.2 約束設(shè)計(jì)方法11-13
• 1.2.3 拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法13-17
• 1.3 研究背景及意義17-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化理論20-35
• 2.1 拓?fù)鋬?yōu)化模型建立20-23
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化概述20-22
• 2.1.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)變量22-23
• 2.2 拓?fù)鋬?yōu)化模型數(shù)值解法23-28
• 2.2.1 優(yōu)化準(zhǔn)則算法23-25
• 2.2.2 MMA 算法25-28
• 2.3 拓?fù)鋬?yōu)化模型數(shù)值解中病態(tài)問題28-32
• 2.3.1 周長約束29-30
• 2.3.2 梯度約束30-31
• 2.3.3 過濾方法31-32
• 2.5 拓?fù)鋬?yōu)化算例32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 基于拓?fù)鋬?yōu)化理論平面兩自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)35-49
• 3.1 平面兩自由度并連機(jī)構(gòu)微分運(yùn)動(dòng)學(xué)分析35-37
• 3.1.1 平面兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)說明和坐標(biāo)系建立35-36
• 3.1.2 平面兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)微分運(yùn)動(dòng)學(xué)分析36-37
• 3.2 基于拓?fù)鋬?yōu)化平面兩自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)37-42
• 3.2.1 拓?fù)鋬?yōu)化模型建立和求解37-42
• 3.3 平面兩自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型仿真42-43
• 3.4 平面兩自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)靜力學(xué)特性分析43-48
• 3.4.1 平面兩自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)三維模型建立43-45
• 3.4.2 平面兩自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)靜力學(xué)分析45-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 基于拓?fù)鋬?yōu)化支鏈?zhǔn)狡矫嫒杂啥热犴槻⒙?lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)49-61
• 4.1 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化均勻化材料差值模型49-51
• 4.1.1 材料差值模型概述49
• 4.1.2 SIMP 插值模型49-51
• 4.2 拓?fù)鋬?yōu)化中數(shù)值解法51-54
• 4.2.1 優(yōu)化準(zhǔn)則算法51-53
• 4.2.2 過濾方法53-54
• 4.3 基于拓?fù)鋬?yōu)化支鏈?zhǔn)狡矫嫒杂啥热犴槻⒙?lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)54-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 基于拓?fù)鋬?yōu)化整體式平面三自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)61-74
• 5.1 平面3-RRR 并聯(lián)機(jī)構(gòu)微位移分析61-63
• 5.2 整體式平面三自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)63-68
• 5.2.1 平面三自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)整體式拓?fù)鋬?yōu)化 SIMP 模型63-65
• 5.2.2 敏度分析65-67
• 5.2.3 優(yōu)化模型求解67
• 5.2.4 過濾過程67-68
• 5.3 整體式平面三自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)工況68
• 5.4 整體式平面三自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)仿真結(jié)果分析68-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74
• 6.2 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果80-81

【參考文獻(xiàn)】

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3 榮見華,姜節(jié)勝,顏東煌,趙愛瓊;基于人工材料的結(jié)構(gòu)拓?fù)錆u進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];工程力學(xué);2004年05期

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5 左孔天,王書亭,張?jiān)魄?陳立平;拓?fù)鋬?yōu)化中兩類不同優(yōu)化數(shù)值算法的研究[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年09期

6 于靖軍;李守忠;裴旭;畢樹生;宗光華;;一種剛?cè)峤y(tǒng)一的并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合方法[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2011年06期

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8 田俊;張憲民;;基于柔順機(jī)構(gòu)的兩自由度微動(dòng)精密定位平臺的分析與設(shè)計(jì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2009年05期

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本文編號：1043535