基于数值图谱法的空间四杆机构轨迹综合方法的研究

作     者：姜惠敏 

作者单位：长春工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张炜

授予年度：2022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：连杆机构 轨迹综合 小波特征参数 数值图谱法 

摘      要：随着科学技术发展需求的日益增加,工程机械的设计标准也在随之提高,机械产品的设计和高效性成为了工程研究领域的热点研究内容。连杆机构研究作为工程应用领域中的一个重要分支,为机械产品设计与生产提供了重要的理论支撑。空间四杆机构是连杆机构中应用最为广泛的一种机构类型,在实际工程领域中非整周期尺度综合的研究更为突出。因此,本文基于数值图谱法对空间四杆机构(RCCC机构和RSCR机构)轨迹综合方法进行研究。首先,本文以空间RCCC和RSCR机构的固有特性为依据,建立标准安装位置下的轨迹数学模型。对空间RCCC和RSCR机构的轨迹数学模型进行预处理分析,将轨迹曲线绕着x轴旋转对应的输入构件转角后,投影到平面O-yz上。进而通过分析投影平面上的轨迹特征,对其进行归纳整理,然后提取相应的轨迹特征参数。其次,结合预处理的发现,提出对一般安装位置机构的轨迹综合方法。为了消除机构的安装角度的影响,建立机构的安装角数据库,通过将目标轨迹采样并旋转数据库中的角度后与特征采样点的误差进行比较,从而得出机构的安装角度参数。在此基础上分析无安装角度参数的机构,推导出机构的采样点与机构的转角和离心角之间的关系。利用小波变换提取出机构的小波特征参数,建立空间RCCC机构的连杆轨迹曲线的动态自适应图谱库。通过对比目标机构的曲线参数与图谱库中的提取的参数,找出最优目标机构参数。给出机构实际杆长尺寸和安装位置的理论计算公式,实现了空间RCCC机构的轨迹综合。最后,在基于RCCC机构实现空间连杆机构轨迹综合的思路上,对空间RSCR机构的轨迹综合进行了相应的研究。结合预处理对特征参数的发现,建立机构安装角度数据库,确定目标机构的空间安装角度参数。将一般安装位置下的机构目标轨迹进行标准化处理,结合小波理论参数方法分析标准化后的机构连杆轨迹参数。利用数值图谱法,建立空间RSCR机构的动态自适应图谱库,通过提取目标轨迹的基本尺寸型组,进而推导出计算目标机构实际尺寸和安装位置的方法。从而完成非整周期的空间RSCR机构的轨迹综合问题。并结合算例验证方法的正确性和有效性。