本文關(guān)鍵詞：空間多環(huán)耦合機構(gòu)數(shù)字化構(gòu)型綜合理論　出處：《燕山大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 空間機構(gòu) 多環(huán)耦合 構(gòu)型綜合 自由度 數(shù)字化 并聯(lián)機構(gòu) 耦合支鏈

【摘要】：機構(gòu)的構(gòu)型創(chuàng)新是機械裝備原始性創(chuàng)新的重要內(nèi)容,構(gòu)型綜合是構(gòu)型創(chuàng)新的有效手段�？臻g多環(huán)耦合機構(gòu)包含多分支空間并聯(lián)機構(gòu)和空間耦合鏈機構(gòu)兩大類,具有剛度大、承載能力強、精度高等優(yōu)點,在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用前景�，F(xiàn)有的空間多環(huán)耦合機構(gòu)構(gòu)型綜合方法主要采用手工枚舉方式,效率較低,很難系統(tǒng)地綜合數(shù)目極為龐大、形式變化多端的空間多環(huán)耦合機構(gòu),且綜合的結(jié)果不便于存儲和篩選。對于這些問題,基于計算機技術(shù)的數(shù)字化構(gòu)型綜合是有效的解決手段。本文以空間多環(huán)耦合機構(gòu)為研究對象,研究它們的數(shù)字化構(gòu)型綜合理論。建立了并聯(lián)機構(gòu)的新字符描述,將螺旋的參數(shù)化表達與字符描述相結(jié)合,實現(xiàn)了分支運動螺旋系的自動求解�；诰�性代數(shù)中的初等行變換,實現(xiàn)過約束數(shù)目的自動解算。通過分析含“未定幾何關(guān)系”軸線之間相對自由度,實現(xiàn)了自由度瞬時性自動判別,最終實現(xiàn)了空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度數(shù)字化自動分析�；诼菪碚�,證明了三自由度,四自由度和五自由度分支提供約束力或約束力偶的幾何限定條件。通過程序生成軸線之間幾何關(guān)系的組合并插入運動副字符,根據(jù)幾何限定條件進行篩選,從而實現(xiàn)三自由度,四自由度和五自由度分支數(shù)字化構(gòu)型綜合,建立了上述三類分支的構(gòu)型數(shù)據(jù)庫。提出了空間并聯(lián)機構(gòu)的數(shù)字化構(gòu)型綜合方法,分別推導(dǎo)了九種少自由度對稱和非對稱并聯(lián)機構(gòu)的約束模式。研究了在給定約束模式下的構(gòu)型綜合過程,建立了各種少自由度并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型數(shù)據(jù)庫,開發(fā)了人機交互的構(gòu)型展示軟件�；诮⒌牟⒙�(lián)機構(gòu)的構(gòu)型數(shù)據(jù)庫,分別提出了基于三自由度并聯(lián)機構(gòu),四自由度并聯(lián)機構(gòu)和五自由度并聯(lián)機構(gòu)的機械裝備新機型,分析了各種新機型的構(gòu)型特點。以一類重要的空間耦合鏈機構(gòu)(稱為兩層兩環(huán)空間機構(gòu))為研究對象,基于運動螺旋方程,建立了耦合支鏈帶來的耦合關(guān)系的數(shù)學模型�；跀�(shù)學模型,提出了這類機構(gòu)中剛性子結(jié)構(gòu)的判別方法,建立了這類機構(gòu)的自由度分析原理,并研究了這類機構(gòu)自由度分析的數(shù)字化實現(xiàn)�；趦蓪觾森h(huán)空間機構(gòu)的自由度分析原理,提出了這類機構(gòu)的構(gòu)型綜合方法,對十四種少自由度兩層兩環(huán)空間機構(gòu)進行了系統(tǒng)的綜合,得到了大量的新型空間耦合鏈機構(gòu),并研究了這類機構(gòu)構(gòu)型綜合的數(shù)字化實現(xiàn)。
[Abstract]:The configuration innovation of the mechanism is an important content of the original innovation of mechanical equipment. Configuration synthesis is an effective means of the configuration innovation. The spatial multi-ring coupling mechanism consists of two categories: the multi-branch spatial parallel mechanism and the spatial coupling chain mechanism. It has many advantages, such as high stiffness, high bearing capacity and high precision, so it has a wide application prospect in industrial production. The existing spatial multi-ring coupling mechanism configuration synthesis method mainly adopts manual enumeration, and the efficiency is low. It is very difficult to systematically synthesize a large number of spatial multi-loop coupling mechanisms with varied forms, and the results of synthesis are not easy to store and filter. Digital configuration synthesis based on computer technology is an effective solution. In this paper, the digital configuration synthesis theory of spatial multi-ring coupling mechanism is studied, and a new character description of parallel mechanism is established. The parameterized expression of helix is combined with the character description to realize the automatic solution of the branch motion helical system based on the elementary line transformation in linear algebra. By analyzing the relative degrees of freedom between axes containing "undetermined geometric relations", the instantaneous automatic discrimination of degrees of freedom is realized. Finally, the digital automatic analysis of the degree of freedom of the spatial parallel mechanism is realized, and the three degrees of freedom is proved based on the helical theory. Four degrees of freedom and five degrees of freedom branches provide binding or binding pairs of geometric constraints. The combination of geometric relations between axes is generated by the program and the kinematic pair characters are inserted and screened according to the geometric constraints. Thus, the digital configuration synthesis of three degrees of freedom, four degrees of freedom and five degrees of freedom branches is realized, the configuration database of the above three kinds of branches is established, and the digital configuration synthesis method of spatial parallel mechanism is put forward. The constraint modes of nine kinds of symmetric and asymmetric parallel mechanisms with less degrees of freedom are derived respectively. The configuration synthesis process under the given constraint mode is studied and the configuration database of various kinds of parallel mechanisms with less degrees of freedom is established. The configuration display software of man-machine interaction is developed. Based on the configuration database of the established parallel mechanism, the three-degree-of-freedom parallel mechanism is proposed. The new mechanical and equipment models of 4-DOF parallel mechanism and 5-DOF parallel mechanism. The configuration characteristics of various new models are analyzed. A kind of important spatial coupling chain mechanism (called two-layer two-ring space mechanism) is studied based on the motion helical equation. The mathematical model of coupling relation brought by coupling branching chain is established. Based on the mathematical model, the discrimination method of rigid substructure in this kind of mechanism is put forward, and the principle of degree of freedom analysis of this kind of mechanism is established. The digital realization of the freedom analysis of this kind of mechanism is studied. Based on the principle of the freedom analysis of the two-layer two-ring space mechanism, the configuration synthesis method of this kind of mechanism is put forward. In this paper, 14 kinds of space mechanisms with less degrees of freedom are systematically synthesized, and a large number of new spatial coupling chain mechanisms are obtained, and the digital realization of this kind of mechanism configuration synthesis is studied.
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH112

【共引文獻】

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本文編號：1361019