基于工作空間最大化的2-RPC-2-SPC并聯(lián)機(jī)構(gòu)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化.pdf

1、隨著對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究的不斷深入,在機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面,不再局限于單一學(xué)科的優(yōu)化,而是對(duì)多個(gè)學(xué)科進(jìn)行綜合、協(xié)調(diào)、優(yōu)化。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在航空航天領(lǐng)域的成功應(yīng)用為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一種新的方法,本文以此為出發(fā)點(diǎn),將多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的思想應(yīng)用到并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在最大工作空間下,綜合考慮2-RPC/2-SPC并聯(lián)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)等三個(gè)方面的多個(gè)性能指標(biāo),包括靈巧度、靜剛度、承載能力以及驅(qū)動(dòng)力,使這些性能達(dá)到整體最優(yōu)。本文的研

2、究工作如下:
　　第一,分析了2-RPC/2-SPC并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度、位置反解、位置正解、奇異位形與工作空間。其中,位置正解是采用添加幾何約束方程的方法,使輸出參數(shù)的復(fù)雜耦合關(guān)系變得簡(jiǎn)單易解;工作空間的求解考慮了奇異位形、運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)角、支鏈桿長(zhǎng)等三個(gè)方面的因素,并初步分析了機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)工作空間的影響,為本文最后的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參考。
　　第二,利用虛功原理分析了2-RPC/2-SPC并聯(lián)機(jī)構(gòu)的逆動(dòng)力學(xué),并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值

3、計(jì)算。其中利用虛功原理的方法對(duì)求解少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的逆動(dòng)力學(xué)具有一定的參考意義。
　　第三,基于多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件 Isight,首先對(duì)2-RPC/2-SPC并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間進(jìn)行優(yōu)化,以達(dá)到工作空間最大;然后建立以機(jī)構(gòu)靈巧度、承載能力、靜剛度以及驅(qū)動(dòng)力為目標(biāo)函數(shù)的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化模型;最后運(yùn)用 Isight對(duì)模型進(jìn)行求解,求得機(jī)構(gòu)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸,使機(jī)構(gòu)的性能整體最優(yōu)。
　　本課題將多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用到2-RPC/2-SP