新型平面-空間變胞機構(gòu)同構(gòu)異形體設(shè)計方法與應(yīng)用研究.pdf

1、新型平面-空間變胞機構(gòu)不僅可以在運動過程中改變自身拓撲結(jié)構(gòu)，還可以在平面狀態(tài)和空間狀態(tài)間靈活轉(zhuǎn)換，完成不同的工作任務(wù)，具有較好的工程應(yīng)用前景，本文以新型平面-空間變胞機構(gòu)為研究對象，將同構(gòu)異形體的概念引入到變胞機構(gòu)學(xué)的研究，使變胞機構(gòu)在保持機構(gòu)結(jié)構(gòu)不變并改變拓撲的同時，生成多種不同的幾何形狀，并對其進行設(shè)計分析及相關(guān)應(yīng)用研究。
　　本文首先以新型平面-空間多面體變胞機構(gòu)和新型平面-空間球面體變胞機構(gòu)為研究對象，用旋量理論計算出該兩

2、類變胞機構(gòu)在各個工作狀態(tài)下的自由度，并用鄰接矩陣清晰地表示出各個工作狀態(tài)中構(gòu)件的連接關(guān)系，用阿蘇爾桿組法對平面-空間變胞機構(gòu)中的組合單元五桿機構(gòu)進行型綜合，得出最優(yōu)構(gòu)型，再根據(jù)運動約束條件對該兩類平面-空間變胞機構(gòu)進行尺度綜合，確定了各個桿件間的約束關(guān)系，得出合理的結(jié)構(gòu)尺寸。
　　其次，以新型平面-空間多面體變胞機構(gòu)為例，進行運動學(xué)和動力學(xué)分析。采用旋量法分析了變胞機構(gòu)中的組合單元五桿機構(gòu)的正向運動學(xué)，得到組合單元五桿機構(gòu)關(guān)鍵點的

3、位置正解方程及速度方程，采用D-H參數(shù)法分析了組合單元五桿機構(gòu)的逆向運動學(xué)，得到組合單元五桿機構(gòu)關(guān)鍵點的位置逆解方程;對組合單元五桿機構(gòu)關(guān)鍵點的正解方程及速度方程進行數(shù)值仿真分析，得到組合單元五桿機構(gòu)關(guān)鍵點的位置曲線與速度曲線;對新型平面-空間多面體變胞機構(gòu)進行運動學(xué)虛擬仿真分析，并把數(shù)值仿真得出的位置曲線和速度曲線與虛擬仿真做對比，驗證了運動學(xué)數(shù)學(xué)模型的正確性。采用拉格朗日法對組合單元五桿機構(gòu)的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型進行建立，并對其做具體的數(shù)

4、值仿真分析;將該機構(gòu)進行動力學(xué)虛擬仿真分析，并將虛擬仿曲線與數(shù)值仿真曲線做對比，驗證了動力學(xué)模型的正確性。
　　接著，以多面體變胞機構(gòu)為例，對其外形演變原理進行分析，并將其演變成多種形狀。然后，對多面體變胞機構(gòu)、球面體變胞機構(gòu)和錐形變胞機構(gòu)進行機構(gòu)分析，得出三類機構(gòu)自身的運動特性。用旋量法對這三類機構(gòu)進行位置和速度的對比分析，得到三類機構(gòu)關(guān)鍵點的位置和速度曲線，并對比出相同點和不同點。對這三類機構(gòu)進行工作空間對比分析，得到三類機構(gòu)

5、關(guān)鍵點的工作空間的相同點與不同點，然后，對新型平面-空間變胞機構(gòu)的構(gòu)型進行了拓展，為工程構(gòu)型的合理選擇提供參考。
　　最后，設(shè)計出新型平面-空間變胞機構(gòu)的驅(qū)動裝置，并對其進行應(yīng)用研究，將其應(yīng)用到包裝機器人、太陽能翻版、深海抓取手、體育館頂蓋、直升機?？颗_和裝甲車保護殼六個領(lǐng)域，分析了應(yīng)用在這些領(lǐng)域的優(yōu)點，同時，設(shè)計出對應(yīng)的虛擬樣機模型，并分析了其工程應(yīng)用的工作原理。
　　新型平面-空間變胞機構(gòu)同構(gòu)異形體設(shè)計方法與應(yīng)用研究增添