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基于平面运动链的类型综合及创新设计方法的研究

徐世福  
【摘要】:机构学研究的核心是进行机构创新设计。机构创新设计的实质是通过不同的类型综合和同构判别方法,产生不同的运动链,然后依托某种创新设计方法,构造出不同的具有优良品质和独特性能的结构类型。近年来,在运动链类型综合、同构判别以及创新设计方法上,已经取得了较大的成果。然而大多数方法的繁琐性、低效性和不实用等局限制约了机构创新设计的发展,因此,寻求简单、高效和实用的类型综合、同构判别和创新设计方法,成为了机构学研究的热点和难点。 本文以平面多杆机构为研究对象,在平面运动链的类型综合、同构判别和机构创新设计的方法上开展了研究。主要研究内容和结果如下: 归纳了众多平面运动链类型综合的一般步骤,在此基础上,通过将胚图支链法、胚图插点法和运动链基本链型构造法有机的组合(称为系统化类型综合),完整的综合出了8杆以下-1到7自由度的所有单铰运动链型,并对含复铰的运动链类型综合进行了演化创新。 通过若干同构运动链的实例,对基于特征数组的同构判别方法进行了详细阐述和创新,使其不仅满足单铰运动链的同构判别,还适用于复铰运动链的同构判别,并编制了基于特征数组的同构运动链判别软件,实现了该方法的计算机化。 利用机构创新设计中的机构再生运动链理论,对一种可变性沙发床机构,进行了创新设计,在此基础上,指出了该方法的一些局限性,加入了杆件重组、增减杆、拓扑特性评价和同性异形演化等步骤进行了补充和简化,从而丰富了再生运动链理论,使其更简单完善,最后应用一种玻璃模具的开合机构,对完善后的创新设计方法进行了实例的验证。 通过对剑杆织机共轭凸轮引纬机构的分析,应用上述的机构创新设计方法进行了创新设计,提出了几套可行的方案,并对其中一个方案进行了运动学分析、建模和仿真,证实了该方法进行创新设计具有简单、高效的优势。


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