变胞机构的构态分析与结构综合

作     者：王丹 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李树军

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：变胞机构 构态分析 结构综合 同构体辨识 计算机辅助 

摘      要：变胞机构的概念是在25届机器人学与机器学双学年会上提出的,它不同于定拓扑和定自由度的传统机构。变胞机构在完成多个工作阶段过程中杆件间的连接关系或自由度是发生变化。变胞机构在运动过程中要经历多个构态,不断地融合构件的连接关系构成新的机构形式。因此满足不同环境和工况变化的任务需求,为人们提供不同自由度的新型机构。 由于变胞机构的自由度数和拓扑结构在工作过程中会发生变化,这就使得对该机构的研究更加复杂,它除了涉及结构学、运动学和动力学外,还涉及图论、李代数和旋量理论等,是一个综合性研究领域。它改变了传统机构学的概念和机构设计方法,因此变胞机构给机构学的研究带来了生机和活力,目前对变胞机构的研究已经成为机构学的一个热点。 本文主要做了以下工作： (1)对变胞机构自由度分析计算。系统总结各种情况的自由度计算公式,本文以平面刹车机构和控制钢材尺寸的变胞机构自由度计算为例,说明变胞机构与传统机构自由度计算的异同。 (2)对变胞机构的构态分析。用邻接矩阵表达各个杆件间的连接关系,应用图论画出变胞机构各个构态的拓扑图,简要举例介绍变胞机构构态分析的几种方法。另外,简化变胞矩阵的求法,通过例子验证简化后变胞矩阵的正确性和高效性。 (3)计算机辅助变胞机构结构综合。以五杆机构综合至六杆机构为例说明变胞机构结构综合的过程,运用计算机辅助得出所有综合方案。 (4)计算机辅助同构体辨识。同构体的辨识是结构综合中最关键的问题,同构体的辨识有很多方法,本文采用的是基于邻接矩阵的特征值和特征向量法运用计算机辅助现实对第4章综合结果同构体的辨识,获得非同构的所有综合方案。