本文選題：五桿機構(gòu) + 可重構(gòu)并聯(lián)機構(gòu)��； 參考：《中北大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：機構(gòu)創(chuàng)新決定機械裝備產(chǎn)品的創(chuàng)新性。結(jié)構(gòu)可重構(gòu)、運動柔性可控的可重構(gòu)并聯(lián)機構(gòu),可快速響應(yīng)現(xiàn)代機械產(chǎn)品及制造工藝定制化的需求,適應(yīng)不同工作環(huán)境和不同任務(wù)的柔性要求,是機構(gòu)及機器人領(lǐng)域的研究熱點。平面并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型簡單、易控制、成本低、應(yīng)用廣泛。二自由度平面五桿并聯(lián)機構(gòu)是平面并聯(lián)機構(gòu)的典型代表,可完成平面內(nèi)任意軌跡,但缺乏較為完善的可重構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。鑒于此,本文研究基于五桿機構(gòu)的少自由度平面并聯(lián)機構(gòu)的可重構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,并進(jìn)行運動分析與實驗驗證。主要開展以下幾方面的研究工作:(1)基于機構(gòu)的變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計、模塊化設(shè)計方法及李群理論,提出可重構(gòu)并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方法。以機構(gòu)的一類構(gòu)型作為結(jié)構(gòu)設(shè)計主模型,對具有重構(gòu)特性的運動支鏈模塊進(jìn)行綜合,兼顧結(jié)構(gòu)尺度約束和運動約束間存在的關(guān)聯(lián)關(guān)系,構(gòu)造新運動支鏈,通過變驅(qū)動布局、變參數(shù)配置、變運動支鏈等多種結(jié)構(gòu)變換方式,生成具有拓?fù)潢P(guān)聯(lián)關(guān)系的新構(gòu)型族,實現(xiàn)全數(shù)據(jù)相關(guān)的尺寸驅(qū)動設(shè)計,奠定可重構(gòu)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論基礎(chǔ)。變驅(qū)動布局的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,既能有效避開奇異位形,又能擴(kuò)大機構(gòu)的工作空間,提高機構(gòu)的剛度。(2)建立包含運動信息的桿副全信息主構(gòu)型模型,進(jìn)行可重構(gòu)并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)衍生設(shè)計及變驅(qū)動布局設(shè)計,衍生重構(gòu)出系列新構(gòu)型,并分析其不同運動模式的運動特性。以5R機構(gòu)作為設(shè)計主構(gòu)型,通過多種結(jié)構(gòu)變換方式進(jìn)行構(gòu)型重構(gòu),建立五桿機構(gòu)的十三種基本構(gòu)型、含5R變胞閉環(huán)子鏈的衍生并聯(lián)機構(gòu)的模型。運用李群理論描述了5R變胞構(gòu)型、3R2P變胞構(gòu)型、2R3P變胞構(gòu)型及其混聯(lián)運動支鏈的不同運動模式的運動特性。以3-RRR機構(gòu)作為設(shè)計主構(gòu)型,建立平面三自由度并聯(lián)機構(gòu)八種構(gòu)型及其衍生新構(gòu)型模型;基于3-RRR+P混聯(lián)平臺,變換衍生出八種實現(xiàn)不同運動模式的新構(gòu)型�；跈C架同軸心布局,設(shè)計一類新型少自由度平面并聯(lián)機構(gòu),用于擴(kuò)大并聯(lián)機構(gòu)的運動空間,為構(gòu)型對比與優(yōu)選提供設(shè)計方案參考。(3)進(jìn)行可重構(gòu)平面并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)分析,提出運動軌跡搜索機構(gòu)可達(dá)工作空間的CAD幾何分析法。對比分析5R機構(gòu)的三種運動學(xué)解析方法的求解特性,基于幾何法研究5R機構(gòu)、變驅(qū)動布局5R機構(gòu)的運動軌跡圖譜、工作空間等運動特性,并進(jìn)行運動可控的實驗驗證;建立平面三自由并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)統(tǒng)一方程,研究其工作空間的運動特性;研究含5R機構(gòu)的衍生并聯(lián)機構(gòu)的運動軌跡輸出特性。在運動軌跡研究的基礎(chǔ)上,提出運動軌跡搜索機構(gòu)可達(dá)工作空間的CAD幾何分析法,簡化數(shù)值計算過程。(4)基于機械產(chǎn)品三維CAD平臺SolidWorks,開發(fā)了兩自由度、三自由度并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計、尺寸綜合、運動學(xué)特性分析一體化計算機輔助分析系統(tǒng)。以結(jié)構(gòu)尺度、運動約束為主結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù),開發(fā)了包含五桿機構(gòu)的十三種構(gòu)型、三自由度平面并聯(lián)機構(gòu)八種構(gòu)型的計算機輔助設(shè)計與分析一體化系統(tǒng),有助于設(shè)計人員可便捷地完成兩自由度、三自由度平面并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)變型設(shè)計、尺寸綜合、運動學(xué)特性分析,研究并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)特性規(guī)律,實現(xiàn)新構(gòu)型的快速設(shè)計。(5)利用運動軸卡控制系統(tǒng),搭建了平面兩自由度五桿機構(gòu)實驗平臺,開展5R機構(gòu)的可重構(gòu)機構(gòu)運動特性實驗及工程應(yīng)用研究。實驗驗證了基于運動軌跡正解與逆解控制方法的正確性,通過驅(qū)動電機控制的編程及增益調(diào)節(jié)實現(xiàn)了運動軌跡的可控穩(wěn)定輸出。針對不同規(guī)格尺寸紙箱/紙盒定制封裝的需求,基于多組可控變驅(qū)動布局的5R機構(gòu),研制了可控可重構(gòu)手指式紙箱封裝機、可重構(gòu)蛋撻包裝盒包裝機,可實現(xiàn)不同規(guī)格紙箱、紙盒的封裝工藝動作,可降低勞動強度,提高工作效率,拓展了五桿機構(gòu)構(gòu)型的工程應(yīng)用范圍。上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項目“多自由度混合驅(qū)動型可控機構(gòu)設(shè)計理論與應(yīng)用研究(51275486)”的資助。通過上述設(shè)計方法和實驗研究,確立了基于一類主構(gòu)型模型衍生重構(gòu)系列新構(gòu)型的設(shè)計方法,變驅(qū)動布局的設(shè)計方法拓展了并聯(lián)機構(gòu)的工作空間。開發(fā)可重構(gòu)并聯(lián)機構(gòu)的計算機輔助設(shè)計與運動分析系統(tǒng),有助于提高構(gòu)型設(shè)計效率。結(jié)合包裝行業(yè)的應(yīng)用需求開展實驗研究,為新構(gòu)型設(shè)計及工程應(yīng)用提供參考。論文的研究工作可完善可重構(gòu)并聯(lián)機構(gòu)的設(shè)計理論體系,快速響應(yīng)產(chǎn)品及制造工藝定制化的需求。
[Abstract]:In this paper , a new structure design method of reconfigurable parallel mechanism is proposed , which is based on the structure design , modular design method and Lie group theory . ( 3 ) The kinematics analysis of the reconfigurable planar parallel mechanism is carried out , and the motion characteristics of the three - degree - of - freedom parallel mechanism are studied . ( 5 ) By using the motion axis card control system , a plane two - degree - of - freedom five - bar mechanism experiment platform is built , and the motion characteristics and engineering application of the reconfigurable mechanism of the 5R mechanism are carried out .

【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH112

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄭亞青,劉雄偉;繩牽引并聯(lián)機構(gòu)的研究概況與發(fā)展趨勢[J];中國機械工程;2003年09期

2 郭瑞琴;;并聯(lián)機構(gòu)運動分岔與穩(wěn)定性分析[J];機械傳動;2008年02期

3 ;第三屆并聯(lián)機構(gòu)的關(guān)鍵問題與未來發(fā)展方向國際會議征文通知[J];機械工程學(xué)報;2013年14期

4 ;第三屆并聯(lián)機構(gòu)的關(guān)鍵問題與未來發(fā)展方向國際會議征文通知[J];機械工程學(xué)報;2013年16期

5 ;第三屆并聯(lián)機構(gòu)的關(guān)鍵問題與未來發(fā)展方向國際會議征文通知[J];機械工程學(xué)報;2013年18期

6 ;第三屆并聯(lián)機構(gòu)的關(guān)鍵問題與未來發(fā)展方向國際會議征文通知[J];機械工程學(xué)報;2013年17期

7 鄧嘉鳴;尹洪波;沈惠平;李菊;楊廷力;;基于方位特征集的兩轉(zhuǎn)動(0T-2R)并聯(lián)機構(gòu)的型綜合及其應(yīng)用[J];中國機械工程;2013年24期

8 李鷺揚,吳洪濤;并聯(lián)機構(gòu)正運動學(xué)一維搜索法[J];揚州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年01期

9 楊光,文福安,魏世民;用于并聯(lián)機構(gòu)位置正解的座標(biāo)法[J];機械科學(xué)與技術(shù);2001年03期

10 周兵,楊汝清;3自由度平動并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化[J];機械設(shè)計與研究;2002年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 蘇軍輝;黃玉美;高峰;;抓取機器人的并聯(lián)機構(gòu)剛度解析[A];制造技術(shù)自動化學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

2 楊東超;楊向東;劉莉;陳懇;;并聯(lián)機構(gòu)的可驅(qū)動性研究[A];2007年中國機械工程學(xué)會年會論文集[C];2007年

3 張義鳳;姚郁;;六自由度并聯(lián)機構(gòu)驅(qū)動速度性能優(yōu)化設(shè)計[A];中國系統(tǒng)仿真學(xué)會第五次全國會員代表大會暨2006年全國學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

4 孟飛;;極限邊界搜索實現(xiàn)的并聯(lián)機構(gòu)工作空間分析[A];先進(jìn)制造技術(shù)論壇暨第五屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)交流會論文集[C];2006年

5 范彩霞;劉宏昭;;雙驅(qū)動五自由度并聯(lián)機構(gòu)型綜合[A];第9屆中國機構(gòu)與機器科學(xué)應(yīng)用國際會議（CCAMMS 2011）暨中國輕工機械協(xié)會科技研討會論文集[C];2011年

6 董培濤;吳學(xué)忠;;平面二自由度并聯(lián)機構(gòu)工作空間分析的新方法[A];面向21世紀(jì)的生產(chǎn)工程——2001年“面向21世紀(jì)的生產(chǎn)工程”學(xué)術(shù)會議暨企業(yè)生產(chǎn)工程與產(chǎn)品創(chuàng)新專題研討會論文集[C];2001年

7 劉治志;羅玉峰;石志新;楊廷力;;一種平面三自由度并聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)分析的序單開鏈法[A];第十一屆全國非線性振動學(xué)術(shù)會議暨第八屆全國非線性動力學(xué)和運動穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

8 榮輝;丁洪生;張同莊;;一種空間三自由度并聯(lián)機構(gòu)的震動力平衡[A];第十三屆全國機構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2002年

9 王昕;李澤湘;;冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的運動控制分析與應(yīng)用[A];第二十二屆中國控制會議論文集（下）[C];2003年

10 宋方臻;宋波;;平面并聯(lián)機構(gòu)與磁懸浮控制電主軸耦合系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析[A];中國自動化學(xué)會控制理論專業(yè)委員會A卷[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 毛秉毅;閉環(huán)和并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)渑邎D理論與應(yīng)用[D];燕山大學(xué);2015年

2 邵杰杰;浸沒流場縫隙控制技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 丁建;六自由度并聯(lián)機構(gòu)精度分析及其綜合方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 徐東濤;基于動力學(xué)分析的改進(jìn)型Delta并聯(lián)機構(gòu)運動可靠性建模技術(shù)[D];東北大學(xué);2015年

5 紀(jì)志飛;3-SPS張拉整體并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型綜合與運動性能分析及能量采集研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

6 曹文熬;空間多環(huán)耦合機構(gòu)數(shù)字化構(gòu)型綜合理論[D];燕山大學(xué);2014年

7 葉偉;一類可重構(gòu)并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與運動學(xué)分析[D];北京交通大學(xué);2016年

8 汪從哲;多轉(zhuǎn)動自由度并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計與應(yīng)用研究[D];北京交通大學(xué);2016年

9 張秀禮;一類含復(fù)合驅(qū)動及約束分支少自由度并聯(lián)機構(gòu)理論研究[D];燕山大學(xué);2016年

10 張普;面向操作順應(yīng)性的鍛造模擬器設(shè)計與評估方法研究[D];上海交通大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙世培;并聯(lián)機構(gòu)的人機交互式裝配實現(xiàn)及運動性能自動分析[D];燕山大學(xué);2015年

2 何勇;面向車載設(shè)備的多維激振平臺系統(tǒng)研制[D];燕山大學(xué);2015年

3 郭萌萌;重力作用下被動過約束并聯(lián)機構(gòu)受力與虛擬仿真分析[D];燕山大學(xué);2015年

4 盧芹芹;三維平移并聯(lián)機構(gòu)型綜合與性能分析[D];燕山大學(xué);2015年

5 蘇永林;基于解耦并聯(lián)機構(gòu)的推拿機器人設(shè)計與研究[D];燕山大學(xué);2015年

6 楊超;直線驅(qū)動的球面并聯(lián)機構(gòu)控制技術(shù)研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

7 宮玉鳳;一種一轉(zhuǎn)四移驅(qū)動五自由度并聯(lián)機器人的理論研究[D];燕山大學(xué);2015年

8 周莎莎;少自由度過約束并聯(lián)機構(gòu)研究[D];河北工程大學(xué);2015年

9 吳靜;被動鉸為球鉸的二自由度平移并聯(lián)機構(gòu)的分析與設(shè)計[D];南京理工大學(xué);2015年

10 果金龍;C形龍門架并聯(lián)銑床剛度與動態(tài)特性研究[D];南京理工大學(xué);2015年

，

本文編號：1826721