發(fā)布時間：2017-09-30 10:35

  本文關(guān)鍵詞：新型三自由度可控機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計

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【摘要】：隨著科學技術(shù)的發(fā)展,機構(gòu)學的研究也發(fā)生重大變化,多種學科與機構(gòu)學交叉、補充、滲透,使得機構(gòu)學研究范圍和內(nèi)涵在不斷擴充。多自由度可控機構(gòu)是一種新型的廣義機構(gòu),具有靈活的輸出、強承載能力、高精度、運行速度快等特點。國內(nèi)外學者對可控機構(gòu)的研究工作已獲得了較多的成果,但其成果仍很分散,研究的內(nèi)容主要是單一可控機構(gòu)運動學特性,對可控機構(gòu)型綜合的研究較少,而針對工程實際應(yīng)用的機構(gòu)構(gòu)型研究則更為鮮見。 現(xiàn)在的挖掘機主要有兩種類型,分別為機械傳動式和液壓傳動式。傳統(tǒng)的單自由度機械式挖掘機所能完成的動作單一,許多動作不能實現(xiàn)；液壓式挖掘機可以靈活地執(zhí)行各種工程動作,但又存在液壓系統(tǒng)零部件制造精度高、壽命短、漏油等缺陷。將多自由度可控機構(gòu)應(yīng)用于挖掘機,則這類可控的挖掘機不僅能克服精度低、功能單一、控制復雜的缺陷,而且具有剛性好、承載能力強、柔性好的特點。由于這類可控機構(gòu)的型綜合研究還較少,本文從可控挖掘機構(gòu)角度對其展開型綜合,為其創(chuàng)新設(shè)計提供基礎(chǔ)。 針對上述問題,本文主要研究平面多自由度可控機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的相關(guān)理論和方法,并以工程機械中的挖掘機為結(jié)合點,針對挖掘機構(gòu)開展了以下主要工作： 首先,針對已有的機械式可控挖掘機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析,將再生運動鏈法和胚圖插點法相結(jié)合,對機械式可控挖掘機構(gòu)進行創(chuàng)新設(shè)計。先將原始機構(gòu)按一般化原則獲得一般化運動鏈,再運用胚圖插點法獲得98種運動鏈,確定設(shè)計約束,將所得運動鏈進行特定化,得到65種可行再生運動鏈方案,接著進行運動鏈具體化,并去除掉現(xiàn)有機構(gòu),獲得62種新型可控挖掘機構(gòu)。 其次,選取62種新可控挖掘機構(gòu)的一種,建立該新型挖掘機構(gòu)的數(shù)學模型,利用螺旋理論計算機構(gòu)的自由度,根據(jù)閉環(huán)矢量法建立該機構(gòu)矢量方程,求解出機構(gòu)的運動學正解和運動學逆解,并對該機構(gòu)的正逆解進行數(shù)值分析。 接著,在機構(gòu)的運動學正解和逆解基礎(chǔ)上,得到機構(gòu)的雅可比矩陣和海森陣,然后將拆分法和模塊法相結(jié)合分析機構(gòu)的奇異性,再應(yīng)用隱函數(shù)存在定理,分析機構(gòu)理論工作空間的邊界條件,并借助仿真分析,獲得機構(gòu)的理論工作空間。 最后,建立新型可控挖掘機構(gòu)的虛擬樣機模型,對新型可控挖掘機構(gòu)進行運動學和動力學仿真,將仿真得到的挖掘軌跡與實際挖掘軌跡進行比較,證明新型可控挖掘機構(gòu)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：挖掘機 再生運動鏈 運動學 奇異性 工作空間
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH112;TU621
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 課題的來源及研究的意義12
• 1.2 機構(gòu)型綜合的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 平面機構(gòu)的型綜合現(xiàn)狀13
• 1.2.2 空間機構(gòu)的型綜合現(xiàn)狀13-14
• 1.3 機構(gòu)分析的研究概況14-16
• 1.3.1 運動學分析14-15
• 1.3.2 機構(gòu)奇異位形研究15
• 1.3.3 工作空間分析15-16
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 三自由度可控挖掘機構(gòu)的型綜合17-30
• 2.1 概述17
• 2.2 機構(gòu)再生運動鏈法17-18
• 2.3 現(xiàn)有機構(gòu)分析18
• 2.4 一般化運動鏈18-19
• 2.5 運動鏈數(shù)綜合19-24
• 2.5.1 桿型類配19-20
• 2.5.2 胚圖插點20-23
• 2.5.3 運動鏈轉(zhuǎn)化23-24
• 2.6 機構(gòu)的特定化24-27
• 2.6.1 確定設(shè)計約束24-25
• 2.6.2 運動鏈特定化25-27
• 2.7 運動鏈的具體化27-29
• 2.8 本章小結(jié)29-30
• 第三章 平面三自由度挖掘機構(gòu)的位置分析30-48
• 3.1 概述30
• 3.2 自由度計算30-32
• 3.3 機構(gòu)位置正解分析32-42
• 3.3.1 第一五桿機構(gòu)33-36
• 3.3.2 第二五桿機構(gòu)36-39
• 3.3.3 二桿組鏟斗機構(gòu)39-40
• 3.3.4 機構(gòu)位置正解40-41
• 3.3.5 數(shù)值分析41-42
• 3.4 機構(gòu)位置逆解42-47
• 3.4.1 二桿組鏟斗機構(gòu)42
• 3.4.2 第二五桿機構(gòu)42-44
• 3.4.3 第一五桿機構(gòu)44-45
• 3.4.4 機構(gòu)的運動逆解45-46
• 3.4.5 數(shù)值分析46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 奇異性及工作空間48-65
• 4.1 概述48
• 4.2 機構(gòu)的速度及加速度分析48-53
• 4.2.1 機構(gòu)的速度分析48-52
• 4.2.2 機構(gòu)的加速度分析52-53
• 4.3 奇異性分析53-58
• 4.3.1 第一五桿機構(gòu)的奇異性53-55
• 4.3.2 第二五桿機構(gòu)的奇異性55-57
• 4.3.3 采用模塊法分析57-58
• 4.4 工作空間分析58-64
• 4.4.1 工作空間邊界的條件58-63
• 4.4.2 機構(gòu)工作空間分析63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第五章 數(shù)值仿真分析65-74
• 5.1 概述65
• 5.2 虛擬樣機模型65-66
• 5.3 運動學仿真分析66-71
• 5.3.1 運動學正解仿真66-67
• 5.3.2 運動學逆解仿真67-71
• 5.4 動力學仿真分析71-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻76-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士學位期間科研情況83-84

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