新型三自由度可控機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計.pdf

1、隨著科學技術(shù)的發(fā)展，機構(gòu)學的研究也發(fā)生重大變化，多種學科與機構(gòu)學交叉、補充、滲透，使得機構(gòu)學研究范圍和內(nèi)涵在不斷擴充。多自由度可控機構(gòu)是一種新型的廣義機構(gòu)，具有靈活的輸出、強承載能力、高精度、運行速度快等特點。國內(nèi)外學者對可控機構(gòu)的研究工作已獲得了較多的成果，但其成果仍很分散，研究的內(nèi)容主要是單一可控機構(gòu)運動學特性，對可控機構(gòu)型綜合的研究較少，而針對工程實際應(yīng)用的機構(gòu)構(gòu)型研究則更為鮮見。
　　 現(xiàn)在的挖掘機主要有兩種類型，分別為

2、機械傳動式和液壓傳動式。傳統(tǒng)的單自由度機械式挖掘機所能完成的動作單一，許多動作不能實現(xiàn);液壓式挖掘機可以靈活地執(zhí)行各種工程動作，但又存在液壓系統(tǒng)零部件制造精度高、壽命短、漏油等缺陷。將多自由度可控機構(gòu)應(yīng)用于挖掘機，則這類可控的挖掘機不僅能克服精度低、功能單一、控制復(fù)雜的缺陷，而且具有剛性好、承載能力強、柔性好的特點。由于這類可控機構(gòu)的綜合研究還較少，本文從可控挖掘機構(gòu)角度對其展開型綜合，為其創(chuàng)新設(shè)計提供基礎(chǔ)。
　　 針對上述問題

3、，本文主要研究平面多自由度可控機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的相關(guān)理論和方法，并以工程機械中的挖掘機為結(jié)合點，針對挖掘機構(gòu)開展了以下主要工作:
　　 首先，針對已有的機械式可控挖掘機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析，將再生運動鏈法和胚圖插點法相結(jié)合，對機械式可控挖掘機構(gòu)進行創(chuàng)新設(shè)計。先將原始機構(gòu)按一般化原則獲得一般化運動鏈，再運用胚圖插點法獲得98種運動鏈，確定設(shè)計約束，將所得運動鏈進行特定化，得到65種可行再生運動鏈方案，接著進行運動鏈具體化，并去除掉現(xiàn)有機構(gòu)，

4、獲得62種新型可控挖掘機構(gòu)。
　　 其次，選取62種新可控挖掘機構(gòu)的一種，建立該新型挖掘機構(gòu)的數(shù)學模型，利用螺旋理論計算機構(gòu)的自由度，根據(jù)閉環(huán)矢量法建立該機構(gòu)矢量方程，求解出機構(gòu)的運動學正解和運動學逆解，并對該機構(gòu)的正逆解進行數(shù)值分析。
　　 接著，在機構(gòu)的運動學正解和逆解基礎(chǔ)上，得到機構(gòu)的雅可比矩陣和海森陣，然后將拆分法和模塊法相結(jié)合分析機構(gòu)的奇異性，再應(yīng)用隱函數(shù)存在定理，分析機構(gòu)理論工作空間的邊界條件，并借助仿真分析