具有變胞功能的新型人力驅(qū)動甘蔗裝載機構(gòu)設計與研究.pdf

1、甘蔗裝載機是甘蔗生產(chǎn)及加工過程中的一種重要機械,在甘蔗生產(chǎn)中,甘蔗收割后的裝車運輸是一項勞動強度大且工作條件十分艱苦的工作。廣西是國內(nèi)最大的甘蔗種植地以及蔗糖生產(chǎn)基地,廣西地區(qū)地貌復雜,丘陵環(huán)繞,蔗農(nóng)多將甘蔗種植在丘陵,每戶的甘蔗產(chǎn)量低,傳統(tǒng)大型柴油動力的液壓驅(qū)動式甘蔗裝載機難以推廣。
　　變胞機構(gòu)是一類具有多階段性功能變化、多拓撲結(jié)構(gòu)變化、多自由度變化的新型機構(gòu),尤其適應于不同工作階段完成不同工作任務等要求,由于其具有自適應性和

2、可重構(gòu)性等優(yōu)點,這一概念自提出以來,一直是國內(nèi)外機構(gòu)學界的研究熱點,有關研究工作及成果多集中在理論研究,可供工程實際應用的具體機構(gòu)構(gòu)型研究較少。
　　針對以上所述各問題,本文將多自由度可控機構(gòu)理論及變胞機構(gòu)理論引入甘蔗裝載機設計過程,研究面向任務的變胞機構(gòu)創(chuàng)新設計方法,對人力驅(qū)動式甘蔗裝載機進行創(chuàng)新設計,展開了以下工作:
　　(1)面向具體任務,應用多自由度可控機構(gòu)理論,設計出一種人力驅(qū)動甘蔗裝載機,運用運動鏈再生法和胚圖插

3、點法相結(jié)合的方法對完成設計的甘蔗裝載機構(gòu)進行創(chuàng)新設計,得到51種人力驅(qū)動甘蔗裝載機的新構(gòu)型,為機構(gòu)選型及后續(xù)設計工作提供基礎。
　　(2)面向任務,應用變胞機構(gòu)理論,設計出一種具有變胞功能的人力驅(qū)動甘蔗裝載機,運用鄰接矩陣和拓撲圖描述各工作階段機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)變化,分析其工作原理和構(gòu)態(tài)轉(zhuǎn)化特點,再根據(jù)變胞機構(gòu)基因建模理論,對各自工作階段構(gòu)型單元進行進化計算,得到變胞源機構(gòu)基因模型,進而分析該機構(gòu)變胞進化生長過程,以及不同工作階段構(gòu)態(tài)

4、演化特點,為進一步的設計和分析工作提供基礎。
　　(3)對所設計的人力驅(qū)動甘蔗裝載機建立了運動學模型,運用閉環(huán)矢量法建立約束方程,求解機構(gòu)運動學正、逆解,然后通過虛擬樣機模型進行運動學仿真,再用數(shù)學模型與仿真結(jié)果綜合分析人力驅(qū)動甘蔗裝載機的運動規(guī)律。
　　(4)對所設計的具有變胞功能的人力驅(qū)動甘蔗裝載機建立了運動學模型,運用Huston低序體陣列與齊次變換矩陣結(jié)合的方法進行了運動學求解,針對具有變胞功能的可控機構(gòu)的特性,以及