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平面铰链四杆机构的数学模型

平面铰链四杆机构结构简单,种类繁多,应用广泛。改变各构件的长度和固定不同构件作为机架,即可演变出各种不同类型不同运动特性的机构。因此,这种最简单的连杆机构一直引起人们广泛的兴趣,迄今仍然是平面连杆机构教学和研究中最基本的课题。 在进行机构的分析与综合中,如果在没有实体模型的条件下而能观察到该机构的真实运动情况,那无疑是极为生动而有意义的事情。这会给机构设计人员带来极大的方便,使他们在作出最终抉择之前,可以较快地进行充分的比较和修正,也可以大大节省制作实体模型或原型所需的经费和时间。应用微型计算机的高速计算和绘图功能,目前这巳经成为现实。平而铰链四杆机构当然也不例外。然而,为了得到一种通用干各种类型的铰链四杆机构动态运动过程仿宾的应用软件,必须对其位置分析的数学模型进行比较深入的研究,采用一种比较系统而有效的方法加以处理。本文将从平面铰链四杆机构的完整分类出发,提出各类四杆机构通用数学模型的简单而合乎逻辑的处理方法,作为编制通用应...  (本文共6页) 阅读全文>>

西南交通大学
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平面铰链四杆机构的动力和控制设计

机电设备在当今工业中得到广泛地应用,它有效地加快了工业生产自动化的进程,影响着各行各业的发展,而其中设计方法直接决定着机电产品性能的好坏。如何通过改进机电系统的设计方法来提高产品的性能已成为现今众所关注的热点领域。在过去,机电系统设计着重于消去系统速度波动对机构性能的影响。这样,虽然速度波动得到了良好的控制,但输入扭矩波动有可能变得更为严重,它同样会导致系统振动、噪音和不稳定等负面作用;另外,同时减小电机—机构的速度波动和输入扭矩波动还有助于控制器的设计,减小电机的负载。所以关于如何同时减小系统速度波动和输入扭矩波动的研究具有理论和实际意义。论文主要研究的内容是:1、对电机—平面铰链四杆机构系统进行建模和仿真,发现电机—机构系统的速度波动和输入扭矩波动均较大,这将造成系统产生不利的机构性能;2、对如何同时减小电机—平面铰链四杆机构系统的速度波动与输入扭矩波动进行了探讨:(1)通过选用控制器的方法来减小电机—平面铰链四杆机构系统的...  (本文共96页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学
中国矿业大学

面向机构分析与设计的差分进化算法研究

现代机构学的理论研究是制造业的基础,是现代机械产品发明创造的源泉,因此对现代机构学理论作深入研究具有重要的学术意义和工程应用价值。机构学理论主要包含机构分析与机构设计两方面的内容,而分析与设计中的绝大多数问题都是非线性的,所以,机构学中非线性问题的建模与求解是现代机构学理论研究的基本和关键问题之一。着眼于机构学中非线性问题的现代计算智能求解方法,以连杆机构运动学分析与设计、齿轮机构离散优化设计等若干问题为对象,研究其数学模型建立方法与差分进化算法求解策略。面向机构学问题提出4种改进差分进化算法,应用这些改进算法求解机构分析与设计中的连续和离散优化问题。主要研究内容如下:在对标准差分进化算法的算子及种群状态作严格数学定义的基础上,给出变异、交叉与选择算子的一步转移概率,应用Markov链理论分析算法的收敛性。证明了标准差分进化算法既不是全局收敛的,也不是局部收敛的。分析结论对指导算法改进及其工程应用研究具有重要意义。为保持种群多样...  (本文共249页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京邮电大学
北京邮电大学

机构分析与综合中若干问题及其几何代数方法研究

机构的运动学分析与综合是机器人机构学研究中最基础也是最重要的部分,其不仅为机构的设计奠定基础,而且为机器人机构的实际应用提供理论支撑。机构分析与综合的求解方法主要有数值法(例如迭代法和同伦连续法)和代数法。迭代法需要在计算前给定一个初值,往往不能得到全部解,而同伦法虽然能够给出问题的全部解,但计算可能有发散路径等,会给计算带来负担。代数法求解不需要初值,可获得全部解,并且单变量的输入输出方程对于运动学的其他方面如工作空间分析、奇异位置分析等都有很大的理论价值,可进行诸多机构学问题的研究。因此,本文基于代数法针对目前机构运动学分析与综合中一些难点、热点问题进行理论研究,主要研究内容和取得的创新成果如下:(1)采用共形几何代数方法对一般6-3 Stewart并联机构位置正解问题进行建模和求解。将6-3 Stewart并联机构进行构型转换为等效的2RPS-2SPS型机构,采用共形几何代数对等效机构建立两个基本约束方程。首先根据距离约束...  (本文共96页) 本文目录 | 阅读全文>>

西华大学
西华大学

基于Matlab的平面机构分析解析法

在机构学研究中,由于需要处理的数据量十分庞大,加之以往的推导过程繁琐、容易出错,且大多可构造成矩阵运算的方程。因此,研究人员们需要寻找一个通用的,并且能够直接处理矩阵运算的方法。本课题例举了机械原理中的几个具有代表性的部分,如:平面连杆机构的运动分析;平面连杆机构的类型判断、设计及其优化;平面连杆机构的动态静力分析;单自由度机械系统的运转、速度波动的调节以及凸轮机构的设计等。使用Matlab软件独有的矩阵运算功能和优化工具箱等特色,结合应用数值解法进行设计计算和分析研究。尽量避免了在运算时将矩阵中的各项元素展开的手工推导,探索了一种基于Matlab和数值解法的矩阵解析方法。该方法对机械原理中机构的运动、力学分析、机构设计及优化等提供了一种解决方案,对机构参数化设计给予了一定帮助;而且对解决其他类似的问题具有一定的参考价值。  (本文共88页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

机构学及优化设计中基于混沌分形的理论与方法的研究

混沌分形作为非线性科学研究的核心内容,近二十年来引起了人们的广泛关注,并在混沌分形理论的探讨和混沌分形工程应用等方面均取得了可喜的研究成果。本文对混沌分形理论进行了系统深入的研究,在此研究成果的基础上,对机构学、机器人及全局优化设计主要问题中的混沌分形现象做出了详细的分析,并针对混沌分形在计算运动学、全局优化技术、进化计算等方面的应用做了深入而富有创造性的研究和试验验证,研究面向机构学及全局优化设计中一些一直比较困难的课题。本文的主要内容与创新成果包括以下几个方面:第一章(绪论)系统回顾了混沌分形的研究历史和发展趋势,详细介绍了混沌分形在机构学及优化设计中的研究进展。在仔细研究了计算运动学、全局优化技术以及进化计算的发展现状的基础上,阐明了课题研究的意义和本文的研究内容。第二章(混沌分形理论与方法的研究)系统阐述了混沌分形动力学的相关定义和定理,证明了Li-Yorke混沌定义与Devaney混沌定义之间关系和有关命题,研究了Ju...  (本文共178页) 本文目录 | 阅读全文>>