模塊化空間軸-徑向伸縮式輪胎成型鼓導(dǎo)引機構(gòu)分析與設(shè)計.pdf

1、本文密切結(jié)合高端子午線輪胎成型裝備自主創(chuàng)新的需求,在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)和國家自然科學(xué)基金項目的資助下,研究一種新型空間軸/徑向伸縮式成型鼓導(dǎo)引機構(gòu)的構(gòu)型綜合、自由度分析、運動學(xué)建模、剛體動力學(xué)建模等基礎(chǔ)問題。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合具體設(shè)計案例,提出一種尺度設(shè)計的優(yōu)化算法和設(shè)計流程。全文取得如下創(chuàng)造性成果:
　　機構(gòu)創(chuàng)新方面,在系統(tǒng)總結(jié)成型鼓導(dǎo)引機構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點以及其運動特性的基礎(chǔ)上,基于模塊化設(shè)計思想,采用“再生運動鏈

2、”法,系統(tǒng)研究成型鼓導(dǎo)引機構(gòu)基本驅(qū)動單元的構(gòu)型設(shè)計,提出多種機構(gòu)構(gòu)型。針對成型鼓導(dǎo)引機構(gòu)基本單元的設(shè)計要求,對構(gòu)型方案進行優(yōu)選。
　　自由度分析方面,采用基于反螺旋理論的自由度分析原理,分析對基本驅(qū)動單元進行結(jié)構(gòu)分解得到的平面六桿機構(gòu)及三桿四副支鏈等基本運動鏈。運用螺旋理論,對各簡單平面機構(gòu)及支鏈進行局部自由度、虛約束及公共約束的判定,分別計算其自由度,并依據(jù)廣義運動副替代原則,得到多個子鏈組合而成的成型鼓導(dǎo)引機構(gòu)的自由度數(shù)及運動

3、屬性。
　　運動學(xué)建模方面,根據(jù)成型鼓導(dǎo)引機構(gòu)運動特性,建立詳細(xì)完備的驅(qū)動關(guān)節(jié)與各指定輸出構(gòu)件之間的位置、速度及加速度的正、反解模型,求得了雅克比矩陣和海塞矩陣的顯式表達式,為成型鼓導(dǎo)引機構(gòu)的動力學(xué)建模提供了運動學(xué)基礎(chǔ)。
　　剛體動力學(xué)建模方面,基于機構(gòu)運動學(xué)模型,采用虛功原理建立了成型鼓導(dǎo)引機構(gòu)的剛體動力學(xué)模型,為工程樣機設(shè)計階段驅(qū)動器的選擇、動態(tài)設(shè)計以及力矩控制的實現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　在成型鼓導(dǎo)引機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方