基于蝶形机构单元的放缩机构的结构设计与应用

摘要

蝶形单元是由两个全等的三角形组成。将这两个三角形相对应的顶点处用转动副联接，使构成该顶点的两组边可以相对于顶点转动，从而使该机构形状及各对应点的距离发生变化，但两三角形对应顶点连线构成的中心角在运动中保持不变。如果以一定的方式将数个蝶形机构连接起来，可以在平面内组成单自由度的过约束放缩机构。本文将其引入空间范围，并对所构成图形的自由度进行了分析。
　　 论文的主要工作包括以下几个方面。
　　 首先，建立规则蝶形平面放缩机构的运动学模型，分析其结构特点并对其结构和运动进行综合。利用所推导的此类机构的特点，提出了一种新的不规则蝶形平面放缩机构，总结了一定的组合方法，并给出了规则蝶形单元和非规则蝶形单元的不同应用实例。
　　 其次，通过对平面蝶形放缩机构的理论分析，将其拓展到空间放缩机构中，提出以空间多蝶形机构为基本单元的放缩机构，利用三维建模软件对此类机构进行了空间建模，进而挖掘出此类机构结构特点和运动学特点。最终推广到一些规则的空间图形放缩机构的设计。
　　 最后，基于利用之前对蝶形放缩机构的理论分析，设计了一种轮径可变的移动机器人，一方面，使之能根据环境要求改变轮径大小，以适应复杂地形行走的需要；另一方面，使该移动机器人能够有一定的负载能力。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 放缩机构研究的目的和意义

1.1.1 放缩机构研究的现实意义

1.1.2 放缩机构的理论研究现状

1.2 课题的提出

1.3 论文结构安排

第二章 平面蝶形放缩机构的结构分析与综合

2.1 引言

2.2 规则平面蝶形放缩机构的结构分析

2.2.1 规则平面蝶形放缩机构的结构原理

2.2.2 规则平面蝶形放缩机构的运动学分析

2.2.3 规则平面蝶形放缩机构的运动学仿真

2.3 不规则平面蝶形放缩机构的结构分析

2.3.1 不规则平面蝶形放缩机构的结构原理

2.3.2 不规则平面蝶形放缩机构的运动学分析

2.2.3 不规则平面蝶形放缩机构的运动学仿真

2.2.4 不规则平面蝶形放缩机构的构造条件

2.4 平面蝶形放缩机构的自由度计算

2.5 由蝶形单元组成的平面放缩机构的设计实例

2.5.1 一种舞台可活动幕布的设计

2.5.2 一种可缩放屋顶的设计

2.6 本章小结

第三章 空间蝶形放缩机构的结构分析与综合

3.1 引言

3.2 空间三蝶形放缩机构的分析

3.2.1 空间蝶形放缩机构的结构分析

3.2.2 自由度的计算

3.2.3 空间三蝶形放缩机构的运动学分析

3.3 其他规则空间多蝶形放缩机构

3.4 空间多碟形放缩机构特点及其应用

3.5 本章小结

第四章 蝶形放缩机构的应用——可变轮径移动机器人的结构设计

4.1 引言

4.2 任务目标

4.3 可变径车轮的结构设计

4.3.1 可变径车轮参数设计

4.3.2 功能实现方式

4.4 可变径移动机器人的特点

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文