開題報(bào)告ppt-含復(fù)絞有移動(dòng)副平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析數(shù)學(xué)模型自動(dòng)建立及求解

1、含復(fù)絞有移動(dòng)副平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析數(shù)學(xué)模型自動(dòng)建立及求解,主要內(nèi)容,,研究背景與意義,,,研究背景與意義,工程中廣泛應(yīng)用了含移動(dòng)副的平面機(jī)構(gòu)，故人們希望在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)綜合中進(jìn)行機(jī)構(gòu)類型優(yōu)選。而機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析又是運(yùn)動(dòng)綜合的基礎(chǔ)，因此對(duì)含移動(dòng)副的平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析是非常必要的。 前人在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析方面已經(jīng)做了很多的研究，也產(chǎn)生了很多研究方法。,研究背景與意義,周海，馮志敏等提出了用桿組法對(duì)平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。將機(jī)構(gòu)分解成若干基本桿

2、組，再分別調(diào)用相應(yīng)的桿組運(yùn)動(dòng)分析子程序，從而求得整個(gè)機(jī)構(gòu)的位移，速度和加速度等參數(shù)。魯墨武，張奉祿提出了用于進(jìn)行高級(jí)別平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法。通過改變?cè)瓌?dòng)件或機(jī)架或同時(shí)改變?cè)瓌?dòng)件和機(jī)架得到原機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，通過對(duì)較易求解的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，求得原機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。饒建華等利用型轉(zhuǎn)化理論，提出了一種含p副及復(fù)絞的平面連桿機(jī)構(gòu)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析的求解算法。E.Andrez等在符號(hào)演算模型的基礎(chǔ)上，建立了一種能夠?qū)︺q鏈機(jī)構(gòu)自動(dòng)建立方程

3、并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化的系統(tǒng)方法。,研究背景與意義,楊廷力提出了序單開鏈法，在用于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，能使運(yùn)動(dòng)分析方程的維數(shù)降至最少，并能按結(jié)構(gòu)分解路線建立運(yùn)動(dòng)方程并求解。李文輝在衍架理論和基本桿組理論的基礎(chǔ)上，提出了一種應(yīng)用于八桿以內(nèi)，含有任何級(jí)別桿組的單自由度機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的通用方法?？讘椢牡然谄矫鏅C(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)理論研究的單開鏈法與空間機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析與動(dòng)力分析的影響系數(shù)法，提出了一種以結(jié)構(gòu)因子為零的單開鏈作為機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)單元，建立運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程

4、的方法。鄒慧君、顧明敏綜合桿長(zhǎng)逼近法和虛擬機(jī)構(gòu)法的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種適用于任意高級(jí)機(jī)構(gòu)，含多個(gè)移動(dòng)副和全部轉(zhuǎn)動(dòng)副的位移搜索法。,研究背景與意義,以上方法或者只適用于單自由度機(jī)構(gòu)，或者只適用于給定的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型。當(dāng)運(yùn)動(dòng)鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，或機(jī)架、主動(dòng)件或運(yùn)動(dòng)輸出件發(fā)生變化時(shí)，由這些方所建立的數(shù)學(xué)模型也隨之變化。因而，這些方法都不利于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)建模的實(shí)現(xiàn)，必須找到一種新的方法。這種方法建立的模型具有形式上的統(tǒng)一性，而且要便于計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)

5、現(xiàn)。宋黎，范崇輝提出了全鉸鏈平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)綜合的結(jié)構(gòu)類型優(yōu)選的基本方法。建立了全鉸鏈平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成的規(guī)格化方法。 但該方法只研究了全鉸鏈平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，沒有涉及到含復(fù)絞有移動(dòng)副平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。因此本課題將對(duì)含復(fù)絞有移動(dòng)副平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，建立含復(fù)絞有移動(dòng)副平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成的規(guī)格化方法。,研究?jī)?nèi)容,研究?jī)?nèi)容,導(dǎo)路是二副桿,（1）,圖 1,研究?jī)?nèi)容,,,導(dǎo)路在多副桿上。,其

6、中ai、aj為偏距，Фi 、Фj為偏距角。,圖 2,（2）,研究?jī)?nèi)容,滑塊是多副桿。,其中ai為偏距，Фi為偏距角。,圖 3,（3）,研究?jī)?nèi)容,回路位置方程的基本形式：,對(duì)上式求一階和二階導(dǎo)，即可得到回路速度方程和加速度方程。,研究方法,,,如果是對(duì)給定機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，則l、Ф和ψ均為已知，可直接利用MATLAB中的求解非線性方程組函數(shù)FSOLVE和FOR循環(huán)編程求解位置方程，而速度方程和加速度方程是線性方程組，可以直接用MATLAB

7、直接求解。再利用PLOT函數(shù)繪出位置，速度和加速度曲線。,位置方程、速度方程和加速度方程可簡(jiǎn)寫成如下形式：,研究方法,fsolve的基本原理是Newton迭代法，而Newton迭代法對(duì)初值的設(shè)定比較嚴(yán)格，如果初始值選擇不當(dāng)，就會(huì)引起無法求解。因此用fsolve函數(shù)求解非線性方程組時(shí)，初始點(diǎn)X0的選擇直接影響了其結(jié)果的正確性。,研究方法,遺傳算法使用群體搜索技術(shù)，它通過對(duì)當(dāng)前群體施加選擇、交叉、變異等一系列遺傳操作，從而產(chǎn)生新一代的群體，

8、并逐步使群體進(jìn)化到包含或接近最優(yōu)解的狀態(tài)。 遺傳算法中，群體的進(jìn)化過程就是以群體中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度為依據(jù)，通過一個(gè)反復(fù)迭代過程，不斷尋求出適應(yīng)度較大的個(gè)體，最終得到問題的最優(yōu)解或近似最優(yōu)解。 適應(yīng)度：用來度量群體中各個(gè)個(gè)體在優(yōu)化計(jì)算中有可能達(dá)到或接近或有助于找到最優(yōu)解的優(yōu)良程度。適應(yīng)度越高，則個(gè)體遺傳到下一代的概率就越大。,種群：非線性方程組合理初值的基礎(chǔ)； 適應(yīng)度：衡量非線性方程組合理迭代初值的

9、標(biāo)準(zhǔn)。,研究方法,研究方法,研究方法,研究方法,參考文獻(xiàn),[1] 張春林. 高等機(jī)構(gòu)學(xué)[M]. 北京: 北京理工大學(xué)出版社, 2005, 60-72[2] 曹惟慶. 連桿機(jī)構(gòu)的分析與綜合（第二版）[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2002[3] 吳瑞祥, 張啟先. 用拆桿拆副作平面多桿復(fù)雜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 1987, 32(3): 18-24[4] 楊廷力. 機(jī)械系統(tǒng)基本理論[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,

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