鉸接桿系的機構運動研究.pdf

1、隨著結構形式的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，傳統(tǒng)的結構理論往往不能滿足工程的需要。航天可展結構、攀達穹頂以及索穹頂?shù)冉Y構的出現(xiàn)，對機構理論的發(fā)展提出了要求。這些體系的初始形態(tài)往往是可變機構，其成型過程也都伴隨著機構運動，傳統(tǒng)的結構理論在這些問題的分析與模擬上存在著缺陷，必須采用機構理論才能進行比較準確的計算與模擬。本文在現(xiàn)有機構理論的基礎上，對鉸接桿系中的機構運動路徑及分岔等問題進行了研究，豐富了現(xiàn)有機構運動相關理論和分析方法。 考慮到一般鉸

2、接桿系在從幾何不穩(wěn)定狀態(tài)到幾何穩(wěn)定狀態(tài)的運動過程中，其彈性變形很小，論文首先研究了不考慮彈性變形的剛性桿系機構運動路徑分析方法。該方法從平衡矩陣理論出發(fā)，把機構位移分解為模態(tài)組合位移和桿長修正位移，并根據(jù)外力勢能梯度確定機構位移模態(tài)的合理組合系數(shù)，從而模擬剛性桿系機構在外力作用下的運動路徑。 論文進一步分析了考慮彈性變形的機構運動分析方法。利用平衡矩陣的廣義逆，求解體系運動過程中的彈性變形，并耦合考慮彈性變形與機構位移，得到機構

3、運動路徑和桿件內(nèi)力。基于上述方法，論文編制了相關程序，并對攀達穹頂項升過程和簡化的平面索穹頂張拉過程等算例進行了模擬。算例分析結果表明上述方法是行之有效的。 論文還對機構運動過程中出現(xiàn)的分岔現(xiàn)象進行了研究。考慮到機構運動分岔與奇異性理論有關，論文從奇異性理論出發(fā)，利用桿件的協(xié)調(diào)方程，對單自由度機構和兩自由度機構的運動分岔進行了分析，并提出了通過追蹤運動過程中的雅可比矩陣秩變化來判斷分岔點的方法，從而有效分析了機構運動路徑分岔問題