新型平面-空間變胞機構同構異形體設計方法與應用研究.pdf

1、新型平面-空間變胞機構不僅可以在運動過程中改變自身拓撲結構，還可以在平面狀態(tài)和空間狀態(tài)間靈活轉換，完成不同的工作任務，具有較好的工程應用前景，本文以新型平面-空間變胞機構為研究對象，將同構異形體的概念引入到變胞機構學的研究，使變胞機構在保持機構結構不變并改變拓撲的同時，生成多種不同的幾何形狀，并對其進行設計分析及相關應用研究。
　　本文首先以新型平面-空間多面體變胞機構和新型平面-空間球面體變胞機構為研究對象，用旋量理論計算出該兩

2、類變胞機構在各個工作狀態(tài)下的自由度，并用鄰接矩陣清晰地表示出各個工作狀態(tài)中構件的連接關系，用阿蘇爾桿組法對平面-空間變胞機構中的組合單元五桿機構進行型綜合，得出最優(yōu)構型，再根據運動約束條件對該兩類平面-空間變胞機構進行尺度綜合，確定了各個桿件間的約束關系，得出合理的結構尺寸。
　　其次，以新型平面-空間多面體變胞機構為例，進行運動學和動力學分析。采用旋量法分析了變胞機構中的組合單元五桿機構的正向運動學，得到組合單元五桿機構關鍵點的

3、位置正解方程及速度方程，采用D-H參數法分析了組合單元五桿機構的逆向運動學，得到組合單元五桿機構關鍵點的位置逆解方程;對組合單元五桿機構關鍵點的正解方程及速度方程進行數值仿真分析，得到組合單元五桿機構關鍵點的位置曲線與速度曲線;對新型平面-空間多面體變胞機構進行運動學虛擬仿真分析，并把數值仿真得出的位置曲線和速度曲線與虛擬仿真做對比，驗證了運動學數學模型的正確性。采用拉格朗日法對組合單元五桿機構的動力學數學模型進行建立，并對其做具體的數

4、值仿真分析;將該機構進行動力學虛擬仿真分析，并將虛擬仿曲線與數值仿真曲線做對比，驗證了動力學模型的正確性。
　　接著，以多面體變胞機構為例，對其外形演變原理進行分析，并將其演變成多種形狀。然后，對多面體變胞機構、球面體變胞機構和錐形變胞機構進行機構分析，得出三類機構自身的運動特性。用旋量法對這三類機構進行位置和速度的對比分析，得到三類機構關鍵點的位置和速度曲線，并對比出相同點和不同點。對這三類機構進行工作空間對比分析，得到三類機構

5、關鍵點的工作空間的相同點與不同點，然后，對新型平面-空間變胞機構的構型進行了拓展，為工程構型的合理選擇提供參考。
　　最后，設計出新型平面-空間變胞機構的驅動裝置，并對其進行應用研究，將其應用到包裝機器人、太陽能翻版、深海抓取手、體育館頂蓋、直升機?？颗_和裝甲車保護殼六個領域，分析了應用在這些領域的優(yōu)點，同時，設計出對應的虛擬樣機模型，并分析了其工程應用的工作原理。
　　新型平面-空間變胞機構同構異形體設計方法與應用研究增添