本文關(guān)鍵詞：基于解域的多桿機(jī)構(gòu)綜合理論與方法研究

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【摘要】：機(jī)構(gòu)綜合的結(jié)果決定了機(jī)器的性能水平,能否綜合出性能較優(yōu)的機(jī)構(gòu),是機(jī)械產(chǎn)品競爭能力的體現(xiàn)。同時(shí),高效實(shí)用的機(jī)構(gòu)綜合方法事關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和效率,是產(chǎn)品開發(fā)和市場競爭的首要環(huán)節(jié)。本文在國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,基于四桿機(jī)構(gòu)的解域綜合理論與方法,給出了平面多桿機(jī)構(gòu)的位置綜合理論與方法,并進(jìn)一步地將解域綜合理論與方法拓展應(yīng)用于空間機(jī)構(gòu)的位置綜合,有效解決了空間5-SS機(jī)構(gòu)的位置綜合問題。主要研究內(nèi)容如下：(1)RR構(gòu)件綜合本文系統(tǒng)地給出了根據(jù)兩個(gè)或一個(gè)剛體的四個(gè)位置綜合RR構(gòu)件的方法。首先,根據(jù)綜合構(gòu)件桿長不變條件,推導(dǎo)出RR構(gòu)件的平面三次曲線綜合方程,并將方程表示的曲線稱為解曲線。然后,給出了解曲線的離散生成和順序生成兩種方法。其中,應(yīng)用解曲線離散生成法求得離散分布于解曲線上的點(diǎn)；應(yīng)用解曲線順序生成法可有序求解出解曲線上的點(diǎn)。(2)六桿機(jī)構(gòu)四位置綜合將四桿機(jī)構(gòu)的解域綜合理論與方法拓展應(yīng)用于解決六桿機(jī)構(gòu)四位置綜合問題。在給定3R開鏈四位置的情況下,添加兩個(gè)RR構(gòu)件即可得到一個(gè)單自由度六桿機(jī)構(gòu),本文給出了7種RR構(gòu)件添加方法,鑒于綜合添加的兩個(gè)RR構(gòu)件之間的依賴關(guān)系,將兩個(gè)RR構(gòu)件的添加方法分為兩類。結(jié)合解曲線的離散生成和順序生成的兩種方法,給出了六桿機(jī)構(gòu)局部解域和全局解域建立方法,并通過解域表示出綜合所得全部機(jī)構(gòu)解。在對六桿機(jī)構(gòu)位置分析和雅可比矩陣分析的基礎(chǔ)上,給出了六桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動缺陷判定方法。當(dāng)機(jī)構(gòu)在給定位置的雅可比矩陣行列式值的符號不同時(shí)機(jī)構(gòu)存在運(yùn)動缺陷；給定輸入角通過位置分析無解,或根據(jù)位置分析和機(jī)構(gòu)運(yùn)動連續(xù)性條件求得的裝配構(gòu)型與給定裝配構(gòu)型不同,則機(jī)構(gòu)亦存在運(yùn)動缺陷。(3)八桿機(jī)構(gòu)四位置綜合在給定4R開鏈四位置的情況下,添加三個(gè)RR構(gòu)件即可得到一個(gè)單自由度八桿機(jī)構(gòu)。本文依據(jù)添加的三個(gè)RR構(gòu)件之間的依賴關(guān)系,將153種RR構(gòu)件添加方法分為五類�；诎藯U機(jī)構(gòu)的三個(gè)RR構(gòu)件的綜合添加過程和解曲線的順序生成方法,給出了八桿機(jī)構(gòu)的五類解域建立方法,并通過解域表示出綜合所得的八桿機(jī)構(gòu)解。根據(jù)六桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動缺陷判定方法,在對八桿機(jī)構(gòu)位置分析和雅可比矩陣分析的基礎(chǔ)上,給出了八桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動缺陷判定方法(4)空間5-SS機(jī)構(gòu)六位置綜合給出了5-SS機(jī)構(gòu)六位置綜合方法。5-SS機(jī)構(gòu)位置綜合的基礎(chǔ)是SS構(gòu)件的綜合,為此,本文推導(dǎo)出SS構(gòu)件位置綜合的綜合方程,并對其進(jìn)行求解。基于平面多桿機(jī)構(gòu)的解域綜合方法,并結(jié)合5-SS機(jī)構(gòu)位置綜合過程給出了5-SS機(jī)構(gòu)位置綜合的解域建立方法。通過對5-SS機(jī)構(gòu)的線性驅(qū)動、位置分析和雅可比矩陣分析,給出了5-SS機(jī)構(gòu)的運(yùn)動缺陷判定方法,從而有效的剔除解域中存在運(yùn)動缺陷的機(jī)構(gòu)解。(5)機(jī)構(gòu)綜合軟件開發(fā)在上述機(jī)構(gòu)綜合理論與方法的研究基礎(chǔ)上,利用開發(fā)軟件Visual C++和Matlab混合編程,并結(jié)合OpenGL,開發(fā)出平面多桿機(jī)構(gòu)綜合軟件和空間5-SS機(jī)構(gòu)綜合軟件。這些機(jī)構(gòu)綜合軟件具有友好的人機(jī)交互界面,在完成機(jī)構(gòu)綜合的同時(shí)可對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動仿真,并對綜合及仿真過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。機(jī)構(gòu)綜合軟件可有效的完成文中綜合示例,從而驗(yàn)證本文提出的機(jī)構(gòu)綜合理論方法的正確性和可行性。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1267661