可调球面四杆机构函数优化综合方法

提出一种用于实现多函数的可调球面四杆机构优化综合方法。通过改变连架杆杆长实现可调球面四杆机构不同函数综合要求。在研究球面四杆机构输入角与输出角函数关系的基础上,建立了可调球面四杆机构函数优化综合数学模型。给出可调球面四杆机构多函数优化综合的目标函数,使函数生成机构的最大结构误差达到最小;给出函数优化综合的约束条件,保证机构存在曲柄并具有良好的传动性能。采用免疫遗传算法对可调球面四杆机构进行函数优化综合,相应的算例证明了方法的有效性。     

给定两连杆运动面的Watt-I六杆机构空间解域综合方法

针对运动生成Watt-I型六杆机构综合问题,给出了一种基于空间解域的综合方法。该型机构中作为末端执行构件的连杆和一个四杆机构的连杆运动面相连,因此需要给出这个连杆运动面的位置。该方法首先综合四杆机构,然后将二杆组添加到四杆机构上。对于四位置问题,四杆机构综合可得到无穷多机构解,而对于任意四杆机构又有无穷多种添加二杆组的方法。本文以四杆机构的平面解域为基础,将综合所得无穷多六杆机构在一个有限的空间区域内表示出来,还给出一种能有效判断Watt-I型六杆机构回路和分支缺陷的方法。通过对综合所得无穷多机构解进行判断,建立六杆机构去除回路分支缺陷的空间可行域。空间解域的应用使设计者能够从整体上把握六杆机构的可行解的全部解空间,从而使获得附加更多条件的最优机构成为可能。     

球面四杆曲柄滑块机构函数综合的变步长数据库法

提出了用变步长数据库法进行球面四杆曲柄滑块机构函数综合。通过对球面四杆曲柄滑块机构输入输出函数的谐波成分分析,发现了机构输出函数与其相应的谐波特征参数之间的内在联系。据此将机构基本尺寸型和对应的谐波特征参数存储在一起,建立了包含42185组基本尺寸型的球面四杆曲柄滑块机构函数输出谐波特征参数的变步长数据库。借助模糊识别理论可以快速的从数据库中识别出若干组满足设计要求的机构基本尺寸型,从而实现球面四杆曲柄滑块机构的函数综合。为了提高综合精度,借助遗传算法对得到的结果进行了优化。最后以塑料温室的通风开启关闭装置作为实例,来说明球面四杆曲柄滑块机构函数综合的过程及变步长数据库法在空间机构综合中的应用。     

空间并联机构弹性动力学优化设计

研究了4-UPS-UPU 5自由度空间并联机构的弹性动力学优化设计。基于KED方法建立了并联机构的弹性动力学模型,以并联机构运动过程中5个驱动杆的最大变形能和最大动应力限制条件作为约束方程,将机构的总质量函数和基频函数整合成一个综合优化目标函数,分别采用fmincon函数和遗传算法进行优化设计,确定了并联机构动平台质量和5个驱动杆截面积的最佳参数值,验证了以上优化方法和优化结果的正确性与合理性。     

地下铲运机六杆工作机构优化设计研究

以地下铲运机六杆工作机构为研究对象,建立了以大臂油缸在举升过程平均出力、大臂油缸出力方差及转斗油缸出力为目标函数,以满足工作性能要求、机构的结构要求及几何要求为约束函数的优化设计数学模型;应用混合罚函数方法编制了适合六杆机构优化设计的计算程序;对ＷＪＤ１．５ｍ＾３的电动铲运机工作机构进行了优化计算,得到了较为理想的结果。     

单自由度平面六杆手指机构解域综合方法

为适应机器人手指多用途、多尺寸的设计要求,提出一种基于单自由度平面六杆机构解域的手指机构设计综合方法。根据平面六杆机构4个给定的运动位置可得到无穷多机构解,将这些机构解表示在一个平面域上,该域称为解域。本文给定平面六杆机构的4个运动位置,限制待求铰链点的坐标范围,通过给出的铰链点曲线求解方法,得到铰链点解曲线和可行段,对可行段进行分段,得到解域,在此基础上,引入力传递性能指标K,限定其范围,对解域进行进一步的筛选,得到新的可行解域,并得到K在解域上的分布规律,最终可在新解域中选择满足全部条件的机构作为机构解。K值的引入使得所得的机构具有较好的力学性能。解域上的每一点均为满足要求的平面六杆机构,可根据设计的目的(如仿生手指、康复手指等)选择不同的机构进行手指的设计。从新可行解域中选择一个机构设计手指样机,该样机证明了所提出方法的正确性和有效性。     

机构综合的变参数复合混沌系统方法

在研究了变参数复合混沌系统的特性后,提出了产生复合混合的变参数方法,构造了比带参数混沌更大的Lyapunov指数的变参数复合混沌系统.将基于变参数复合混沌系统的牛顿迭代方法与机构学综合理论相结合,提出了机构学综合问题求解的变参数复合混沌方法.并以平面铰链四杆机构的函数综合与近似综合为例,研究了平面连杆机构的综合问题,得到了能实现给定运动条件的多个机构方案.使机构运动综合的多方案优选成为可能.     

基于MATLAB的牛头刨床机构运动分析

常见的牛头刨床是由曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构组成的平面六杆机构,能够实现沿直线做往复运动,在实际应用中经常需要对该机构进行运动学和动力学分析,图解法分析通常会产生较大的误差,且耗费时间,效率低下。文章基于矢量解析法,构建牛头刨床矢量方程,并利用MATLAB软件求解,提高了分析准确性,减小了分析误差,并提高运算效率,可实现对此类平面六杆机构运动学和动力学的精确分析。     

特殊情况下直线机构解域分析与综合方法

当给定鲍尔点与机架共线、瞬心点与一个机架点重合时,曲率驻点曲线退化成两条直线,在其中与机架垂直的直线上任意给定一个连架杆,即可综合出一个四杆直线机构。提出了直线机构综合公式,并根据曲柄机构存在条件,推导了曲柄解域计算公式。以一个固定铰链点为坐标原点,在整个机构坐标平面内绘制出曲柄机构解域图,讨论了其中一些特殊点的机构综合问题。根据不同的设计要求确定评价函数,自动计算生成可行解域图及其局部和全局最优机构解。实现了机构综合的可视化和自动化,解决了传统机构优选的盲目性和效率较低等问题。     

铰链四杆机构优化设计

以铰链四杆机构为研究对象，根据机械优化设计问题的数学模型三要素的确定方法和一般数学模型的建立方法，结合铰链四杆机构的设计要求，对四杆机构建立优化数学模型，利用Matlab优化工具箱对其进行优化设计编程与计算，并举例验证，得出优化结果，此优化过程可对于平面运动机构的优化设计提供方法借鉴。     

基于图论的多杆式栽植机构构型综合与方法研究

针对目前栽植机械中多杆式栽植机构构型有限的问题,借助图论型综合的方式,构建完备的多连杆栽植机构构型库。首先,在连杆机构运动链综合中,基于加权四次幂矩阵与加权最小距离矩阵的方法,获取拓扑图顶点相似特征码,根据不同顶点间特征码的唯一性,开展运动链拓扑图相似点识别与同构判别;其次,建立栽植机构构型筛选规则,利用相似点的特征实现功能点的选取,建立了6构件至9构件机构功能拓扑图图库,得到六杆一自由度构型14个,七杆二自由度构型17个,八杆一自由度构型510个,九杆二自由度构型917个;最后,在构型库中选取不同构件数下的构型进行运动学建模,优化获得适合栽植作业运动要求的新型六杆、七杆、八杆栽植机构尺寸,并进行运动仿真验证了构型综合方法的正确性,可为多样化种植机械的创新设计提供更多可选构型。     

混合驱动平面二自由度五杆机构运动性能分析

对混合驱动二自由度平面五杆机构基于输入输出速度的雅可比矩阵进行了解析推导；在此基础上，分析了机构奇异位形条件。通过雅可比矩阵的条件数，分析机构输出运动的灵巧性。并基于上述方法给出算例的仿真结果。为提高混合驱动平面二自由度五杆机构的控制性能、优化机构设计提供理论依据。     

考虑关节耗散的平面两自由度五杆机构动力学建模

将摩擦力视为外部非保守力,提出了包含耗散函数的Appell方程。应用运动影响系数法进行机构的运动学分析;构建了机构系统的路里叶耗散函数,推导出广义耗散力。建立了包含耗散函数的平面闭链五杆机构的动力学模型,并提出了解算方法。逆动力学计算结果验证了动力学模型的正确性,仿真结果表明关节摩擦对机构运动的影响显著。     

平面连杆机构多叉树表示方法与运动分析

提出用多叉树表达平面连杆机构组成的方法,将杆组的位置分析程序作为树的节点运算函数,对树结构实施后序遍历运算,形成平面连杆机构运动分析程序的有序集合,通过对该程序集合的顺序调用实现了机构运动自动分析.避免了在机构运动分析时进行复杂的杆组识别和运动路线生成;将两棵树的节点进行交叉或将树的节点进行变异,能方便派生出新的机构,从而为机构构型设计过程中进行运动学定量分析提供了一种新方法.运动分析算例证明了该方法的有效性.     

给定6R闭链的八杆机构四位置综合

在给定6R闭链上添加2个RR杆形成32种单自由度八杆机构。首先依据扩展布氏曲线理论求出解曲线,在解曲线上添加2个RR杆得到了所要综合的八杆机构。由于解曲线上的每一点都可以作为添加RR杆的点,因此可以得到无穷多解。通过把解曲线进行变换可以得到表示无穷多解的解平面,称为解域。根据闭链上添加的两个RR杆是否相关,把解域分为2类。采用杆组法对机构进行分类并进行运动分析。根据机构是否能顺序通过给定闭链的4个位置判断机构是否有缺陷,去掉解域中有缺陷的机构就得到了机构的可行解域。在可行解域中,根据机构的原动件可转动的角度范围,将原动件为曲柄和非曲柄的机构进行区分。解域综合方法可使设计者能更直观、准确地选择满足要求的机构,提高了设计效率。最后,通过一个八杆机构的综合示例具体说明了该类四位置综合的过程及结果。     

复演规则轨迹的平面四杆机构计算机辅助综合

根据极点曲线法原理,采用图解解析法和计算机辅助计算方式,介绍了一种使平面四杆机构复演预期规律则轨迹曲线的机构综合方法。     

五连杆足式机器人腿部机构多目标优化算法

为了减小腿部转动惯量,提高承载能力,提出了一种电驱式2自由度平面五杆机构的腿部结构。然而杆件尺寸会对机器人性能产生影响,为了得到最优五杆尺寸参数,对腿部运动学和动力学进行分析,建立关节电机峰值力矩、峰值角速度、单个步态周期内总能耗与五杆尺寸参数间的函数关系,构建面向机器人五杆尺寸参数设计的多目标优化模型,采用层次分析法确定各目标决策属性权重,将多目标优化问题转换为单目标优化问题,利用遗传算法得到机器人总体性能最优解。在ADAMS中建立优化前后的机器人腿部模型,进行行走仿真试验,并与理论计算结果进行对比,再根据优化结果进行电机选型,使机器人自重减少7.8%,有利于负载能力和续航能力的提高,从而验证了本文所提算法的正确性和有效性。     

同伦算法在平面机构学中的应用

求解平面机构学问题所建立的数学模型往往要归根于解该数学模型的多元非线性方程组.由于多元非线性系统的复杂性,往往很难直接求得方程组的解.同伦算法为求解非线性方程组提供了切实有效的方法,本文运用同伦算法对平面四杆机构发生器函数进行研究,运用MATLAB编写程序,从而求得其全部解,效率高.     

基于多目标的机械压力机六连杆机构设计

提出了基于轨迹、速度和加速度多目标设计要求的六连杆机构轨迹综合优化设计方法。利用傅里叶级数理论,建立了六连杆机构运动轨迹的精确数学表达式,并推导出了滑块速度和加速度计算公式。根据机构工程化设计约束条件,以与给定轨迹上对应运动点的轨迹、速度、加速度差值最小和机构高度最小为优化目标,建立了压力机六连杆机构优化设计数学模型,采用惩罚函数和复合形相结合的优化算法进行求解,获得了与给定轨迹逼近程度较高以及机构参数合理的六连杆机构。通过实例,验证了设计方法的正确性和有效性。     

一般形状预期曲线的平面四杆机构轨迹综合研究

在复演规则轨迹的平面四杆机构计算机辅助综合^[1]的基础上,研究了对于一般形状预期曲线,用通用数学模型确定连杆若干位置的技术问题,介绍一种适用于一般形状预期轨迹曲线的机构综合方法。