本文關(guān)鍵詞： 碼垛機(jī)器人 變胞機(jī)構(gòu) 非線性動力學(xué) 多尺度法 優(yōu)化設(shè)計　出處：《廣西大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：變胞機(jī)構(gòu)作為機(jī)構(gòu)學(xué)的新領(lǐng)域,受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,而且在生活和生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。變胞機(jī)構(gòu)的動力學(xué)特別是非線性動力學(xué)的研究,對于變胞機(jī)構(gòu)的推廣具有很大的實(shí)用價值,因此對變胞機(jī)構(gòu)進(jìn)行非線性動力學(xué)的研究十分必要。本文以一種三構(gòu)態(tài)變胞碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)為研究對象,首先用鄰接矩陣法對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了拓?fù)浞治?描述了機(jī)構(gòu)的構(gòu)態(tài)變換過程,針對機(jī)構(gòu)的變胞特點(diǎn),設(shè)計了一種電磁變胞裝置,通過分析機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué),得到了機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的約束條件。而后以梁單元為基礎(chǔ),在考慮構(gòu)件彈性變形以及沖擊激勵的情況下,應(yīng)用有限單元法建立了系統(tǒng)的非線性動力學(xué)模型。然后利用振型坐標(biāo)變換法對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的非線性動力學(xué)方程進(jìn)行了解耦變換,采用多尺度法對動力學(xué)模型進(jìn)行求解,再采用Newmark法求出機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解,通過對機(jī)構(gòu)在受沖擊力激勵作用下的共振機(jī)理分析,得到了機(jī)構(gòu)系統(tǒng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象的條件,并在此基礎(chǔ)上分析了系統(tǒng)的主共振和超諧共振問題。之后利用Matlab軟件對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值仿真分析,討論了機(jī)構(gòu)系統(tǒng)在有負(fù)載和無負(fù)載兩種情況下的動態(tài)響應(yīng)。并在Adams中對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行了幾何仿真分析,討論了不同頻率的沖擊力激勵所引起的非線性共振現(xiàn)象,通過碰撞點(diǎn)橫向位移在Matlab和Adams中的時域圖和頻域圖的對比,驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的解析模型的可信性。最后利用遺傳算法對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)各桿件的截面參數(shù)進(jìn)行了動態(tài)優(yōu)化設(shè)計,得到了各桿件截面參數(shù)的最優(yōu)解,減輕了系統(tǒng)的總重量,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,系統(tǒng)的動態(tài)性能得到了改善。
[Abstract]:As a new field of mechanism, metamorphic mechanism has been widely concerned by scholars at home and abroad, and has been widely used in life and production. The dynamics of metamorphic mechanism, especially nonlinear dynamics, has been studied. Therefore, it is necessary to study the nonlinear dynamics of metamorphic mechanism. Firstly, the topological analysis of the mechanism is carried out by using the adjacency matrix method, and the process of the structural transformation of the mechanism is described. According to the characteristics of the mechanism, an electromagnetic cell changing device is designed, and the kinematics of the mechanism system is analyzed. The constraint conditions of the mechanism system are obtained, and then on the basis of the beam element, the elastic deformation and shock excitation of the member are considered. The nonlinear dynamic model of the system is established by using the finite element method, and then the nonlinear dynamic equations of the mechanism system are decoupled by using the modal coordinate transformation method, and the dynamic model is solved by the multi-scale method. The steady-state solution of the mechanism system is obtained by using the Newmark method. By analyzing the resonance mechanism of the mechanism under the action of impact force, the conditions for the resonance phenomenon of the mechanism system are obtained. On this basis, the main resonance and ultra-harmonic resonance of the system are analyzed, and then the numerical simulation of the mechanism system is carried out by using Matlab software. In this paper, the dynamic response of the mechanism system with and without load is discussed. The geometric simulation analysis of the mechanism system is carried out in Adams, and the nonlinear resonance phenomenon caused by the shock force excitation at different frequencies is discussed. The credibility of the analytical model of the mechanism system is verified by comparing the time-domain and frequency-domain maps of the transverse displacement of the collision point in Matlab and Adams. Finally, the cross-section parameters of each member of the mechanism system are dynamically optimized by genetic algorithm. The optimal solution of the cross-section parameters of each member is obtained, the total weight of the system is reduced, the stability of the system is improved, and the dynamic performance of the system is improved.
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1496866