基于作业任务的约束变胞机构设计方法

摘要

传统的机构学理论是基于固定数目的有效构件数和运动副数的，因此机构的自由度数是不变的。而文中的变胞机构是一类能从一种拓扑结构形式变换到另一种拓扑结构形式，在具体的变换过程中其有效构件和自由度数将发生变化的机构。目前各位学者对变胞机构的研究主要表现在其拓扑结构表示和构型变换方面，还未对变胞机构中变胞副的约束形式和对应的具体结构形式方面有过专门的研究，而获取变胞副的约束形式和对应的具体结构形式是设计实用变胞机构的基础。因此建立一种相应的设计理论和方法，提供具体的设计过程和步骤具有重要的理论意义和实用价值。本文通过对二变胞构态和三变胞构态的约束变胞副构型综合问题的研究，探索构建相应的约束变胞机构的设计方法。主要研究内容和结果如下：
　　(1)根据变胞副约束形式的不同，对典型变胞副进行分类，并分别讨论各类变胞副的约束力特性曲线。对典型变胞副进行结构设计与分析，详细阐述处于变胞机构动作全过程中的运动原理。
　　(2)基于面向变胞全过程的调控变胞运动副等效阻力梯度的理论模型，给出典型约束变胞副的约束特点，揭示了等效阻力与变胞运动副结构之间的内在联系。
　　(3)提出一种基于作业任务的约束变胞机构详细设计方法。给出一种描述机构拓扑结构的新的拓扑矩阵。给出二变胞构态和三变胞构态的约束变胞机构的构型综合步骤。
　　(4)以折纸机构和物料运输机构为例进行构型综合，获取对应的全部构型，验证设计方法的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 变胞机构的研究背景

1．2 变胞机构的研究状况

1．3 变胞机构的应用

1．4 课题的提出

1．5 本论文研究的主要内容

第2章 变胞机构研究基础

2．1 典型变胞运动副及其约束力特性曲线

2．1．1 典型变胞副结构设计

2．1．2 约束力特性曲线

2．2 变胞机构运动循环图及其等效阻力梯度图

2．2．1 变胞机构运动循环图

2．2．2 等效阻力梯度图

2．3 本章小结

第3章 基于作业任务的约束变胞机构构型综合

3．1 基于作业任务的描述

3．1．1 作业任务详解

3．1．2 对任务进行分解

3．1．3 进行运动方案选取

3．2 无约束变胞源机构

3．3 含变胞副约束类型的变胞源机构构型综合

3．3．1 无变胞副约束变胞源机构的拓扑结构描述

3．3．2 阻力梯度矩阵

3．3．3 含约束变胞副矩阵

3．4 二变胞构态变胞机构的构型综合

3．4．1 二变胞构态变胞机构的运动循环图

3．4．2 二变胞构态变胞机构的等效阻力图

3．4．3 二变胞构态下的构态约束矩阵

3．4．4 二构态的约束类型方案匹配

3．4．5 二构态变胞副等效阻力图

3．4．6 二构态变胞机构的组合矩阵

3．4．7 二构态变胞机构的结构矩阵

3．4．8 二构态变胞机构综合

3．5 三变胞构态变胞机构的构型综合

3．5．1 三变胞构态变胞机构的运动循环图

3．5．2 三变胞构态变胞机构的等效阻力图

3．5．3 三变胞构态下的构态约束矩阵

3．5．4 三构态的约束类型方案匹配

3．5．4 三构态的约束类型方案匹配

3．5．5 三构态变胞副等效阻力图

3．5．6 三构态变胞机构的组合矩阵

3．5．7 三构态变胞机构的结构矩阵

3．5．8 三构态变胞机构综合

3．6 本章小结

第4章 设计实例

4．1 变胞折纸机构设计

4．1．1 折纸机构任务背景

4．1．2 折纸机构任务分解

4．1．3 运动方案的选取

4．1．4 折纸机构的无约束变胞源机构

4．1．5 变胞折纸机构的构型综合

4．2 物料运输机机构设计

4．2．1 物料运输机作业背景

4．2．2 物料运输机构作业任务分解

4．2．3 物料运输机构各构态机构方案确定

4．2．4 无变胞副约束物料运输源机构

4．2．5 物料运输机构构型综合

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢