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连杆机构的结构运动学特征及参数化实体运动仿真的研究

郭晓宁  
【摘要】: 本文对连杆机构的回路识别问题、空间多环机构运动分析理论以及连杆机构的参数化实体运动仿真问题进行了深入系统的研究。 研究平面单输入双杆组连杆机构(SIDM)回路识别问题。具有j个环路的SIDM可看作由j-1个环路SIDM与一个双杆组(记作dyad_j)组成,则SM_j的回路情况由SM_(j-1)的回路情况、dyad_j的构形以及dyad_j与SM_(j-1)运动的相互作用决定,基于此思想,在全面分析了所有类型双杆组的构形及装配条件的基础上,与型转化法机构结构分解路线的自动生成相结合,实现了平面SIDM回路识别的系统化与自动化;最后给出了两个分析实例。 研究了Stephenson六杆机构(S-SBM)的可动性问题。将Stephenson六杆链(S-SBC)看作由一个基础四杆链(BFBC)和双杆组组成,基于BFBC和双杆组的两个公共副之间的距离,建立了S-SBC回路识别模型。基于此模型,实现了S-SBC回路及回路缺陷的自动识别,给出并证明了所有类型的S-SBM的曲柄存在条件及判断方法;提出了解决S-SBM运动顺序问题的静止位形点环路法。从而解决了S-SBM精确点综合中最棘手的三个问题:回路缺陷、曲柄存在和运动顺序问题,为S-SBM的尺度方案优选提供了理论依据和技术方法。 对空间第一组机构回路问题进行了研究。首先提出了四个回路类型判断参数,根 西安理工大学博士学位论文 据这些参数之间的关系,将球面4R机构回路分为三种类型,并从几何的观点进行了 证明;然后基于球面三角理论,提出了球面4R机构回路及分支缺陷识别的转角符号 法,而由空间第一组机构与其等效球面4R机构回路特性的等效性,此方法对空间第 一组机构的回路和分支缺陷的识别同样有效。 基于一元四次方程解的性质,得到了在输入构件两个相邻瞬时静止位置之间机构 的分支的数目和大小顺序不变的结论,进而提出了识别具有四个封闭形的空间单环机 构回路的新方法一一死点法,综合出了输入构件位于瞬时静止位置时机构分支结合情 况的所有类型及其自动判别方法,研究了由所有结合的分支信息自动生成回路的算 法,首次解决了此类机构回路与回路缺陷的自动识别。 将平面连杆机构运动分析的型转化和广义型转化理论拓展到空间连杆机构的运动 分析,得出了型转化法全间连杆机构的结构分解准则及其自动生成算法:给出了以型 转化单元为结构单元的空间机构单元划分方法。结合单环空间机构的位置分析方法及 速度、加速度分析的影响系数法,给出了刚转化单元的运动分析方法:最后编制程序, 实现了多月生},bJ机构运动分扔的自动化。 研究了在5 ofidwork:平台上进布J几连杆机构参数化实体运动仿真的力法。将面向对 象的型转化法机构运动分析系统与Solid认七rks强大的参数化特征造型功能相结合,利 用其提供的API接口,在vc一汁6.0开发环境下,实现了连杆机构的三维动态参数化设 计和实体运动仿真的自动化。此系统的建模和分析计算自动化程度高,为机构设计提 供了全面准确的参考数据和形式多样的前后处理能力。


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