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变拓扑并联轮胎成型鼓机构综合与特性分析

亓洪亮  
【摘要】: 变拓扑并联机构是一类拓扑结构相似,机构特性不相同的并联机构。对变拓扑并联机构综合方法进行深入的研究,有利于发现更多新的机构构型,同时也可为并联机构构型优选、优化和计算机辅助设计提供一定的理论依据。本课题主要依据变拓扑并联机构的基本定义,对变拓扑并联机构在轮胎成型鼓方面的应用以及轮胎成型鼓机构结构改变前后的运动学和动力学性能的变化等方面进行了较为系统的研究。 第一,以变拓扑结构机构理论为依据,结合变拓扑并联机构的定义及相关理论,进一步完善了变拓扑并联机构的理论体系。并以典型的并联机构为实例,对变拓扑并联机构的变拓扑方式、拓扑描述和机构运动输出进行了相关的研究。 第二,依据螺旋理论,结合拓扑结构学和群论,对变拓扑并联机构进行型综合分析,对轮胎成型鼓机构折鼓过程中的多个构态进行拓扑学分析,将变拓扑并联机构应用于轮胎成型鼓机构,详细分析了可实现两平移一转动的并联机构的类型,利用螺旋理论给出了变拓扑轮胎成型鼓构型综合过程,为变拓扑并联轮胎成型鼓机构的设计提供可选择的结构型式。 第三,虚拟样机的建立和运动学特性分析。在UG中建立变拓扑并联轮胎成型鼓机构的零件模型和虚拟样机,对轮胎成型鼓机构的自由度、位置正反解、工作空间等问题进行研究,然后对轮胎成型鼓机构进行运动学特性分析,并利用ADAMS软件对轮胎成型鼓机构的运动学特性进行仿真分析,最后根据轮胎成型鼓机构的运动输出,对添加在轮胎成型鼓机构上的驱动函数进行优化,使轮胎成型鼓机构在整个折鼓过程中所受的冲击得到明显改善。 第四,动力学特性分析。在分析轮胎成型鼓的运动学特性的基础上,利用牛顿—欧拉方程的方法建立变拓扑并联机构的动力学模型,以使对变拓扑并联轮胎成型鼓机构的研究更全面。然后利用ADAMS软件对变拓扑并联轮胎成型鼓的动力学特性进行了仿真分析和验证。 通过以上分析研究,完善了变拓扑结构机构的理论体系,深入了解了拓扑结构参数对机构性能的影响,为变拓扑并联机构创新设计和应用奠定了良好的理论基础。


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