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

1、新型平面-空間變胞機(jī)構(gòu)不僅可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中改變自身拓?fù)浣Y(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(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，將同構(gòu)異形體的概念引入到變胞機(jī)構(gòu)學(xué)的研究，使變胞機(jī)構(gòu)在保持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不變并改變拓?fù)涞耐瑫r(shí)，生成多種不同的幾何形狀，并對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)和新型平面-空間球面體變胞機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，用旋量理論計(jì)算出該兩

2、類變胞機(jī)構(gòu)在各個(gè)工作狀態(tài)下的自由度，并用鄰接矩陣清晰地表示出各個(gè)工作狀態(tài)中構(gòu)件的連接關(guān)系，用阿蘇爾桿組法對(duì)平面-空間變胞機(jī)構(gòu)中的組合單元五桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行型綜合，得出最優(yōu)構(gòu)型，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)約束條件對(duì)該兩類平面-空間變胞機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度綜合，確定了各個(gè)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(jī)構(gòu)為例，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。采用旋量法分析了變胞機(jī)構(gòu)中的組合單元五桿機(jī)構(gòu)的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)，得到組合單元五桿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)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(jī)構(gòu)的逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)，得到組合單元五桿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的位置逆解方程;對(duì)組合單元五桿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的正解方程及速度方程進(jìn)行數(shù)值仿真分析，得到組合單元五桿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的位置曲線與速度曲線;對(duì)新型平面-空間多面體變胞機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(duì)比，驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型的正確性。采用拉格朗日法對(duì)組合單元五桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建立，并對(duì)其做具體的數(shù)

4、值仿真分析;將該機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)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(duì)比，驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型的正確性。
　　接著，以多面體變胞機(jī)構(gòu)為例，對(duì)其外形演變?cè)磉M(jìn)行分析，并將其演變成多種形狀。然后，對(duì)多面體變胞機(jī)構(gòu)、球面體變胞機(jī)構(gòu)和錐形變胞機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析，得出三類機(jī)構(gòu)自身的運(yùn)動(dòng)特性。用旋量法對(duì)這三類機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置和速度的對(duì)比分析，得到三類機(jī)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的位置和速度曲線，并對(duì)比出相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。對(duì)這三類機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作空間對(duì)比分析，得到三類機(jī)構(gòu)

5、關(guān)鍵點(diǎn)的工作空間的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)，然后，對(duì)新型平面-空間變胞機(jī)構(gòu)的構(gòu)型進(jìn)行了拓展，為工程構(gòu)型的合理選擇提供參考。
　　最后，設(shè)計(jì)出新型平面-空間變胞機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置，并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用研究，將其應(yīng)用到包裝機(jī)器人、太陽(yáng)能翻版、深海抓取手、體育館頂蓋、直升機(jī)停靠臺(tái)和裝甲車保護(hù)殼六個(gè)領(lǐng)域，分析了應(yīng)用在這些領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的虛擬樣機(jī)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(jī)構(gòu)同構(gòu)異形體設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用研究增添