平面連桿機構(gòu)是工程實際中應(yīng)用非常廣泛的機構(gòu)類型；同時，平面連桿機構(gòu)又可視為其它基本機構(gòu)的理論結(jié)構(gòu)原形，是機構(gòu)學(xué)理論與方法的研究中最基本、最主要的研究對象。因而，平面連桿機構(gòu)始終受到學(xué)術(shù)界和工程界的高度重視。但是，平面連桿機構(gòu)中廣泛存在的過約束，造成機構(gòu)對制造、安裝誤差特別是運動副元素的形位誤差十分敏感；同時，由于不可避免的內(nèi)部和外部不確定因素的影響，常常會造成機構(gòu)運動的“障礙”及系統(tǒng)中某些構(gòu)件的變形和運動副中的附加動載荷，引起機械的振動、沖擊、噪聲等而導(dǎo)致機械的效率和工作性能的降低。因此，尋求新的、性能良好的、具有自調(diào)與自適應(yīng)性的新型連桿機構(gòu)，并在新的應(yīng)用中不斷完善與創(chuàng)新，使其能夠高效率、高穩(wěn)定的可靠工作并具有較低的生產(chǎn)成本，以滿足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展和市場競爭的需要，乃是當(dāng)前所共同關(guān)注的問題。這些問題的解決有著重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。 因此，本文以平面連桿機構(gòu)為研究對象，以高效、高穩(wěn)定性及低成本為主要目標(biāo)，對機械中的約束與過約束、自調(diào)機理與自調(diào)結(jié)構(gòu)、運動副誤差對平面連桿機構(gòu)約束不確定性的影響程度以及無過約束機構(gòu)的設(shè)計理論與方法進行了深入、系統(tǒng)的研究。論文的主要研究成果及創(chuàng)新點有以下幾部分： (1) 基于廣義約束的概念，從有利于設(shè)計和控制約束的原則，對機構(gòu)及機械系統(tǒng)中的常見約束進行了分類，首次提出了“基本約束”、“靜定約束”及“超靜定約束”的概念和分類定義；并首次將虛約束、重復(fù)約束、消極約束、多余約束、過約束等概念，從本質(zhì)上統(tǒng)一起來進行定義，將其都統(tǒng)一稱為“過約束”。明確指出：過約束是人們?yōu)闈M足除基本自由度需要以外的其它特殊功能和結(jié)構(gòu)上的需要，而人為加在機構(gòu)中的、理論上不影響機構(gòu)基本自由度的過多的約束。從而，為采取消除過約束對不同誤差敏感的措施指明了方向，更具有工程設(shè)計的實用性。 (2) 根據(jù)過約束產(chǎn)生的依據(jù)不同，將封閉運動鏈中過約束分為“理論平面過約束”和“空間-平面過約束”兩大類。首次提出了存在理論平面過約束的機構(gòu)的過約束分析方法，得到了這類機構(gòu)中存在的過約束的類型和數(shù)量；同時，提出其過約束消除措施和方法，得到了這類機構(gòu)的無過約束自調(diào)結(jié)構(gòu)。 (3) 詳細分析了無過約束機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)自調(diào)的機理及機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)自調(diào)的條件，首次提出了無過約束機構(gòu)自調(diào)性分析的一種精確方法，得到機構(gòu)自調(diào)時圓柱副中的自調(diào)位移規(guī)律和機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)自調(diào)的運動副允許誤差角以及三種常用平面四桿機構(gòu)的自調(diào)結(jié)構(gòu)的最適宜的運動副配置方式。本文對機構(gòu)自調(diào)特性分析的結(jié)果表明，在不同的運動副配置位置及運動副存在不同的誤差情況下，誤差對機構(gòu) 重慶大學(xué)博士學(xué)位論文 自調(diào)性能的影響程度(也即機構(gòu)對誤差的敏感度)是不同的。其中，曲柄銷軸線 的誤差對機構(gòu)自調(diào)性能影響較大。 (4)首次提出了運動副誤差對平面連桿機構(gòu)約束不確定性影響度的評判指標(biāo) 和單因素定量分析方法，得到了機構(gòu)中不同運動副的不同平面內(nèi)的誤差對機構(gòu)性 能的影響程度。本文的分析計算結(jié)果表明，平面連桿機構(gòu)中的非平面約束所造成 的連桿強制變形中既有扭轉(zhuǎn)變形又有彎曲變形。在機構(gòu)的某幾個位置上有的主要 是扭轉(zhuǎn)變形，有的主要是彎曲變形，而一般情況下是兩種變形的復(fù)合，且這種強 制變形是周期性的，因而必然會引起系統(tǒng)的彈性振動及運動副反力的周期性變化; 同時，通過算例進一步得出:機構(gòu)中軸和銷的軸線誤差尤其是曲柄銷(軸)軸線 的誤差對機構(gòu)性能的影響是較大的，是引起機構(gòu)及機械系統(tǒng)振動、噪聲等有害影 響的主要根源。此外，從整轉(zhuǎn)副與擺轉(zhuǎn)副的誤差影響度分析結(jié)果可見，整轉(zhuǎn)副誤 差所引起的封閉障礙及變形顯然要大些。 (5)創(chuàng)造性的應(yīng)用和發(fā)展了Assur機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成原理，提出了按零過約束自 調(diào)基本組進行無過約束機構(gòu)設(shè)計的結(jié)構(gòu)學(xué)原理與方法。并在總結(jié)自調(diào)機構(gòu)中運動 副配置方式的合理選用原則的基礎(chǔ)上，對平面11級基本桿組和部分常用的平面111 級基本桿組的零過約束自調(diào)基本組進行了詳細的分析研究，首次得到了其對應(yīng)的 零過約束自調(diào)基本組。從而，為方便、快捷地設(shè)計無過約束自調(diào)機構(gòu)提供了理論 依據(jù)。 (6)對新型脈動無級變速器主傳動機構(gòu)進行過約束分析的基礎(chǔ)上，對該系統(tǒng) 進行了消除或減小過約束及其影響的自調(diào)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計。對樣機的傳動效率及 速度波動的測試結(jié)果表明本文的設(shè)計方法是正確的、有效的。 本文所做的工作，豐富了機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計理論，推進了平面約束不確定影響的 分析及消除其不利影響的自調(diào)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計理論與方法的研究，以及自 調(diào)機構(gòu)系統(tǒng)的工程應(yīng)用，具有普遍的指導(dǎo)意義和重要的應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2003
【中圖分類】：TH112
【部分圖文】：

某曲柄搖桿機構(gòu)不同運動副存在誤差時的Y}和YyFigure3.271>iegramsofyfandyyofthegivencr

【引證文獻】

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本文編號：2829692