本文關(guān)鍵詞：對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)選及尺度綜合的自動(dòng)化方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有各向同性、高承載、高剛度等優(yōu)點(diǎn),他們廣泛應(yīng)用于航空薄壁構(gòu)件的加工中。所在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的大型銑削裝備,但其核心Exechon和Tricept機(jī)構(gòu)均為國(guó)外專有,如何開發(fā)一套具有自主產(chǎn)權(quán)的新機(jī)構(gòu),是打破國(guó)外獨(dú)有專利的關(guān)鍵。新機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要對(duì)對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型進(jìn)行創(chuàng)新,涉及機(jī)構(gòu)拓?fù)浞治?構(gòu)型優(yōu)選和尺度綜合等內(nèi)容。由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的空間復(fù)雜性,目前新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)和手工分析,導(dǎo)致拓?fù)鋵用骐y以完全遍歷,構(gòu)型優(yōu)選缺乏統(tǒng)一的自動(dòng)化方法,尺度和結(jié)構(gòu)參數(shù)無法同步設(shè)計(jì)等問題。而且至今尚未有一套對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)從拓?fù)浜统叨染C合到結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的理論或程式。針對(duì)于此,本文以對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,在構(gòu)型優(yōu)選和尺度綜合的自動(dòng)化方面做了初步的嘗試。本文設(shè)計(jì)了一種對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)選及尺度綜合的自動(dòng)化方法,通過建立對(duì)應(yīng)的基于圖論的數(shù)字化模型,以及基于粒子群算法的構(gòu)型優(yōu)選模型和尺度結(jié)構(gòu)參數(shù)同步優(yōu)化模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)從拓?fù)涞匠叨鹊浇Y(jié)構(gòu)參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化分析設(shè)計(jì),為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了一個(gè)快捷而又有效的工具。本文的主要成果總結(jié)為以下幾個(gè)方面:1)建立了對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)的圖論模型及其數(shù)字化表達(dá)模型;實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)構(gòu)型到構(gòu)型矩陣的映射;建立了基于廣義鄰接矩陣的自由度分析模型和拓?fù)浔闅v模型;完成了三自由度和六自由度對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)構(gòu)型拓?fù)浔闅v。2)建立了基于運(yùn)動(dòng)旋量的運(yùn)動(dòng)副軸線程序化表示方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)初始化的三維對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)的任意軸線重新配置;運(yùn)用旋量理論,實(shí)現(xiàn)了任意初始化構(gòu)型的速度雅可比自動(dòng)計(jì)算;建立了基于粒子群算法的并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)選模型;通過構(gòu)型優(yōu)選實(shí)例,驗(yàn)證了本文方法的有效性,為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了進(jìn)一步的參考指導(dǎo)。3)考慮構(gòu)件本身的承載受力因素,設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的并聯(lián)機(jī)構(gòu)尺度-結(jié)構(gòu)參數(shù)同步優(yōu)化模型;建立了基于嵌套粒子群算法的同步優(yōu)化方法,通過外層粒子群進(jìn)行尺度優(yōu)化,內(nèi)層粒子群進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化;基于彈性力學(xué)理論,同時(shí)引入結(jié)構(gòu)勻載條件,通過彈性力學(xué)分析完成了Tricept機(jī)構(gòu)的尺度和結(jié)構(gòu)參數(shù)同步優(yōu)化。本文形成了一套針對(duì)對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型分析與尺度綜合的自動(dòng)化方法,可以對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的拓?fù)�、尺度、結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)和分析進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn),整個(gè)過程無需人工繁瑣的計(jì)算,程序產(chǎn)生的最后結(jié)果可以為設(shè)計(jì)者提供有價(jià)值的參考信息或者直接應(yīng)用到實(shí)際中去。該平臺(tái)為新型并聯(lián)機(jī)構(gòu)的開發(fā)和優(yōu)化提供了可參考的方案,同時(shí)也大大提高了構(gòu)型設(shè)計(jì)與分析的效率。
【關(guān)鍵詞】：并聯(lián)機(jī)構(gòu) 構(gòu)型優(yōu)選 尺度綜合 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH112
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 符號(hào)表10-16
• 第一章 緒論16-25
• 1.1 研究背景16-18
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-23
• 1.2.1 圖論在機(jī)構(gòu)綜合中的應(yīng)用18-19
• 1.2.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合方法19-20
• 1.2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)20-21
• 1.2.4 機(jī)構(gòu)尺度綜合和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法21-22
• 1.2.5 優(yōu)化算法在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析中的應(yīng)用22-23
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 基于圖論的對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型自動(dòng)生成25-40
• 2.1 圖論在機(jī)構(gòu)分析中的應(yīng)用25-31
• 2.2 對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型的圖論模型31-36
• 2.2.1 空間機(jī)構(gòu)拓?fù)鋱D的定義31-32
• 2.2.2 對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)的拓?fù)鋱D32
• 2.2.3 對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)鋱D的代數(shù)表示與性質(zhì)32-36
• 2.2.4 構(gòu)型拓?fù)浜瘮?shù)36
• 2.3 基于廣義鄰接矩陣的自由度分析36-37
• 2.4 基于廣義鄰接矩陣的拓?fù)浔闅v37-39
• 2.4.1 三自由度對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)浔闅v38
• 2.4.2 六自由度對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)浔闅v38-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第三章 基于粒子群算法的構(gòu)型優(yōu)選40-67
• 3.1 運(yùn)動(dòng)副軸線的旋量表示40-45
• 3.1.1 線矢量及旋量的定義40-41
• 3.1.2 運(yùn)動(dòng)副軸線的旋量表示41-42
• 3.1.3 構(gòu)型運(yùn)動(dòng)副軸線初始化42-45
• 3.2 速度雅可比的自動(dòng)計(jì)算45-50
• 3.2.1 廣義速度雅可比的計(jì)算45-49
• 3.2.2 少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)速度雅可比49-50
• 3.3 基于粒子群算法的構(gòu)型優(yōu)選50-66
• 3.3.1 平面機(jī)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)選51-57
• 3.3.2 空間對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)選57-66
• 3.3.3 結(jié)論66
• 3.4 本章小結(jié)66-67
• 第四章 機(jī)構(gòu)尺度與結(jié)構(gòu)參數(shù)同步優(yōu)化67-84
• 4.1 尺度與結(jié)構(gòu)參數(shù)同步優(yōu)化67-68
• 4.2 尺度與結(jié)構(gòu)同步優(yōu)化模型68-73
• 4.2.1 同步優(yōu)化設(shè)計(jì)變量68-71
• 4.2.2 尺度與結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)71-72
• 4.2.3 同步優(yōu)化約束條件72-73
• 4.2.4 同步優(yōu)化函數(shù)模型73
• 4.3 同步優(yōu)化算法73-76
• 4.3.1 算法設(shè)計(jì)流程74-75
• 4.3.2 外層粒子群尺度優(yōu)化75
• 4.3.3 內(nèi)層粒子群結(jié)構(gòu)優(yōu)化75-76
• 4.4 實(shí)例分析：TRICEPT機(jī)構(gòu)尺度與結(jié)構(gòu)同步優(yōu)化76-83
• 4.4.1 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析76-78
• 4.4.2 機(jī)構(gòu)的彈性動(dòng)力學(xué)分析78-81
• 4.4.3 低階固有頻率分析81
• 4.4.4 同步優(yōu)化模型設(shè)定81-82
• 4.4.5 結(jié)果分析82-83
• 4.5 本章小結(jié)83-84
• 第五章 結(jié)論與展望84-87
• 5.1 全文總結(jié)84-86
• 5.1.1 研究成果84-85
• 5.1.2 技術(shù)成果85-86
• 5.2 研究展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 附錄91-95
• 附錄A91-94
• 附錄B94-95
• 致謝95-96
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文及專利96

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  本文關(guān)鍵詞：對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)選及尺度綜合的自動(dòng)化方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：318671