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利用数值图谱法进行多杆直线导向机构的轨迹综合

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机械科学与技术 2005年第6期24卷 693-695页

作者：孙建伟吴鑫王军张彦斌河南科技大学洛阳471003

给出了类四杆五杆机构的几何约束条件,讨论了类四杆五杆机构连杆轨迹与连杆转角算子之间的关系,建立了包含137052组机构基本尺寸型的特征参数数值图谱库,实现了对带有预定时标多杆直线导向机构的轨迹综合,文中最后给出了算例对其进行验证。

关键词：数值图谱法直线导向轨迹综合

基于数值图谱法的连杆机构尺度综合CAD系统

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基于数值图谱法的连杆机构尺度综合CAD系统

作者：陈露长春工业大学

学位级别：硕士

机构设计主要内容包括两个方面:即平面连杆机构尺度综合和空间连杆机构尺度综合,自从瓦特发明第一台蒸汽机开始,机构学者和专家们就已经对机构尺度综合进行了相当丰富的探索与研究,相应开发的机构综合方法也多种多样。数值图谱法包含尺... 详细信息

机构设计主要内容包括两个方面:即平面连杆机构尺度综合和空间连杆机构尺度综合,自从瓦特发明第一台蒸汽机开始,机构学者和专家们就已经对机构尺度综合进行了相当丰富的探索与研究,相应开发的机构综合方法也多种多样。数值图谱法包含尺寸型多、检索效率高、操作简单、运算速度快、计算精度高,因其具备这些优点在最近十几年作为一种新的尺度综合方法而得到了广泛的运用。本文不论是对于空间连杆机构刚体导引综合还是相应CAD系统的开发,均采用数值图谱法作为统一解决方法,针对这个问题本文主要作了两个方面的工作。首先,比较深入的了解了基于谐波理论和傅里叶变换的数值图谱方法,在解决了球面四杆机构轨迹综合的基础上,将同样的方法扩展到球面四杆机构的刚体导引综合中。通过分析刚体转角输出和刚体位置输出谐波成分之间的内在联系,找出了刚体转角输出与刚体转角函数谐波特征参数两者之间的关系。结合两者关系从而建立了221968组基本尺寸型的球面四杆刚体导引机构输出特征参数数据库。并给出了球面四杆刚体导引机构实际安装尺寸和相应连杆机构安装尺寸参数的理论公式。通过结合给出的理论公式和运用数值图谱法建立的相关数据库,最终实现了球面四杆机构刚体导引综合的目的。其次以数值图谱法为连杆机构尺度综合的基本方法,利用傅里叶级数理论和小波级数理论分别建立了常用平面和空间连杆机构函数输出和轨迹输出的谐波特征参数数据库,然后利用模糊识别方法在数据库中识别出若干组满足要求连杆机构,并且计算出对应机构的实际尺寸和机构的安装位置,并采用数据编程技术、面向对象技术和CAD软件创建技术,依托LabVIEW软件开发出相应的连杆机构尺度综合CAD系统。针对以上提到的两个方面,本文利用傅里叶提取连杆机构谐波特征参数的方法,将其应用到了球面连杆机构的刚体导引综合中,并编写了相应可供LabVIEW软件直接调用的数据运算程序;创建了连杆机构轨迹生成、函数发生两个标准图谱库,利用Matlab和LabVIEW混合编程技术,可以达到实现连杆机构特征参数的自动化提取和创建相应的标准图谱库;在这个的基础之上,开发出了CAD系统的设计向导;在用户给定要求的输入方面,该CAD系统给出了多种输入形式,分为自动输入和手动输入两种主要形式,这些设计,更加方便了用户的使用。本文在论文的最后部分详细的介绍了连杆机构尺度综合CAD系统的使用,并给出了连杆机构函数综合和轨迹综合整周期、非整周期实例,进一步验证了本CAD系统的可行性。

关键词：连杆机构尺度综合数值图谱法 CAD系统

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基于数值图谱法的下肢仿生关节康复器械

兵工自动化 2016年第10期35卷 49-54页

作者：刘新越黄玲蔡赵南京理工大学机械工程学院南京210094

设计一种基于数值图谱法的下肢仿生关节康复器械,可以弥补传统下肢截瘫疗法中的不足,同时实现单个电机驱动2个关节,结构简单易于实现。通过分析人正常行走时的步态,确定了各关节的实现机构类型,采用特征参数法对各关节实现机构的各杆杆... 详细信息

设计一种基于数值图谱法的下肢仿生关节康复器械,可以弥补传统下肢截瘫疗法中的不足,同时实现单个电机驱动2个关节,结构简单易于实现。通过分析人正常行走时的步态,确定了各关节的实现机构类型,采用特征参数法对各关节实现机构的各杆杆长进行设计计算,借助FFT(快速傅里叶变换)数学工具,提取机构的输出函数曲线的特征参数;应用Matlab编程对髋关节和膝关节进行设计计算,可达到设计目标。仿真结果表明:该方法拟合误差可以控制在5%范围内,不会对患者造成二次伤害。

关键词：下肢康复器械数值图谱法模糊识别遗传算法仿生关节设计

基于数值图谱与专家系统的平面连杆机构尺度综合

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基于数值图谱与专家系统的平面连杆机构尺度综合

作者：李连成大连理工大学

学位级别：硕士

平面连杆机构尺度综合是连杆机构设计的主要内容,经过机构学者们的努力,现在的尺度综合方法已经相当丰富。然而现有的尺度综合方法都存在各种局限性,只适应于某一种或某一类连杆机构的综合问题。因此本文主要作了两个方面的研究。首先... 详细信息

平面连杆机构尺度综合是连杆机构设计的主要内容,经过机构学者们的努力,现在的尺度综合方法已经相当丰富。然而现有的尺度综合方法都存在各种局限性,只适应于某一种或某一类连杆机构的综合问题。因此本文主要作了两个方面的研究。首先,本文深入研究了基于谐波理论与快速傅立叶变换(FFT)的数值图谱法,将该方法进一步的完善,并利用这种方法完成了平面铰链四杆机构任意位置数的刚体导引综合、函数发生综合、轨迹生成综合;完成了曲柄滑块机构任意位置数的刚体导引综合;完成了双输入五杆机构任意位置数的轨迹生成综合。初步实现了不同机构类型与综合类型平面连杆机构综合的统一求解模式。其次是融合平面连杆机构现有的多种优秀综合方法,通过综合与分析、设计与仿真相结合的方法,采用数据库编程技术、面向对象技术和专家系统创建技术,使用面向对象的可视化的编程工具——Vjsual C++开发出界面友好、智能化高、实用性强的平面连杆机构尺度综合专家系统。围绕这两个主要方面,本文作了许多工作。采用统一的FFT算法,对数值图谱法进一步完善,用数值图谱法研究了常用平面连杆机构的尺度综合,并给出了实际尺寸参数求解公式;在研究相关文献的基础上,编写了多种已有尺度综合方法的实现程序,包括数值图谱法,共同构建了设计方法库;创建了四杆机构轨迹生成、函数发生和刚体导引三个标准图谱库,全面完成四杆机构的尺度综合问题;创建曲柄滑块机构刚体导引与函数发生两个标准图谱库;创建了五杆机构轨迹生成综合两种类型多个常用传动比的标准数值图谱库;利用VC++对数据库编程,实现了特征参数的自动提取和标准数值图谱库的自动化创建,进一步实现了全综合过程的自动化;创建了设计向导,使用户在最少输入的情况下就可以完成连杆机构的设计;在用户接口方面建立了多种数据输入方式供用户选择,方便了用户的使用;编写了平面连杆机构运动分析程序,实现了设计结果的运动仿真与性能分析。本文最后介绍了平面连杆机构尺度综合专家系统的使用,并给出了大量综合实例进行了验证。

关键词：平面连杆机构数值图谱法尺度综合专家系统

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λ型铰链四杆机构的轨迹综合及其误差分析

机械设计与研究 2007年第1期23卷 37-39,43页

作者：刘汇洋张彦斌吴鑫河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 河南科技大学建筑工程学院河南洛阳471003

分析了“λ”型曲柄摇杆机构的基本尺寸型的尺寸约束条件,建立了共包含9120组基本尺寸型连杆转角算子谐波特征参数的数值图谱库,实现了利用数值图谱法进行带有预定时标对称连杆轨迹的尺度综合,并对尺度综合时存在的误差进行分析定义,计... 详细信息

分析了“λ”型曲柄摇杆机构的基本尺寸型的尺寸约束条件,建立了共包含9120组基本尺寸型连杆转角算子谐波特征参数的数值图谱库,实现了利用数值图谱法进行带有预定时标对称连杆轨迹的尺度综合,并对尺度综合时存在的误差进行分析定义,计算出了综合所得各组机构的各项误差值,为机构设计人员在选择可行机构时提供了有力的参考数据;综合算例表明该方法是可行有效的。

关键词：四杆机构轨迹综合数值图谱法误差分析

基于傅里叶级数的空间连杆机构刚体导引综合的研究

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基于傅里叶级数的空间连杆机构刚体导引综合的研究

作者：刘琦长春工业大学

学位级别：硕士

空间连杆机构因为其结构简单、成本低廉的特点被广泛应用于工业生产中。传统的空间连杆机构尺度综合研究方法已经非常普及,但在很多实际应用场合中,我们更加关注于输出中的刚体导引问题。相较于传统的刚体导引综合研究方法,数值图谱法... 详细信息

空间连杆机构因为其结构简单、成本低廉的特点被广泛应用于工业生产中。传统的空间连杆机构尺度综合研究方法已经非常普及,但在很多实际应用场合中,我们更加关注于输出中的刚体导引问题。相较于传统的刚体导引综合研究方法,数值图谱法更加智能化、自动化,而运用数值图谱法进行空间连杆机构刚体导引综合研究还没有一个详尽的流程和统一的定义,因此本文将结合傅里叶级数理论对不同的空间连杆机构(RCCC机构、RRSS机构)分别进行刚体导引综合研究,总结出了一套基于傅里叶级数理论运用数值图谱法对空间连杆机构进行刚体导引综合均适用的统一研究方法。首先,根据空间RCCC连杆机构刚体导引要求绘制出刚体导引几何模型,根据几何模型中的变量关系整理出它的数学模型,通过傅里叶级数理论提取出连杆转角函数,利用标准安装位置和一般位置的转角输出函数的谐波特征参数间的关系找到基本尺寸型及其所对应的谐波特征参数,组建成转角基本尺寸型数据库,根据给定的刚体转角特征参数选取了需要的转角基本尺寸型,再将位置问题转化为轨迹问题,利用刚体导引位置要求筛选出最终的基本尺寸型,根据实际尺寸计算公式计算出实际尺寸,实现对RCCC机构的刚体导引综合研究,应用实例证实了此方法的可行性。其次,建立空间RRSS机构的几何模型和数学模型,通过模型找出标准安装位置和一般位置的谐波特征参数间的定量关系,确定转角基本尺寸型和相应的谐波特征参数,建立转角数值图谱数据库,通过给定的刚体转角特征参数在数值图谱库里选取转角基本尺寸型,再将位置问题转化为轨迹问题,根据刚体位置要求模糊识别出满足设计条件的基本尺寸型,推导出实际尺寸计算公式并计算出实际尺寸,这样就将给定的空间RRSS机构刚体导引综合出来了,运用实际的例子确保了这个方法的正确性。最后,通过对上面的空间RCCC、RRSS连杆机构刚体研究进行归纳分析和统一,建立起统一的空间连杆机构刚体转角输出和刚体位置输出的数学方程式,通过傅里叶级数理论总结出基本尺寸型和刚体导引机构分别所对应的谐波特征参数的定量关系,给出通过这个关系建立数值图谱数据库的一般步骤,通过谐波特征参数间的定量关系,归纳出空间连杆机构刚体导引综合参照点真实的位置、实际机构的参数及实际安装尺寸等计算表达式的推导方法。对本方法所涉及到的概念进行统一的定义,从而归纳出一个完整而统一的数值图谱法空间连杆机构刚体导引综合研究方法。

关键词：空间连杆机构数值图谱法傅里叶级数理论刚体导引综合

基于轨迹特征椭圆的四杆机构轨迹综合方法研究

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基于轨迹特征椭圆的四杆机构轨迹综合方法研究

作者：李磊长春工业大学

学位级别：硕士

连杆机构的综合方法是机构学研究的重要基础理论。四杆机构是各种连杆机构中最简单和最常见的一种,它在普及工业生产应用中更多的注意其输出的轨迹综合问题。因此,本文基于四杆机构连杆轨迹特征椭圆结合数值图谱法对平面和空间连杆机构... 详细信息

连杆机构的综合方法是机构学研究的重要基础理论。四杆机构是各种连杆机构中最简单和最常见的一种,它在普及工业生产应用中更多的注意其输出的轨迹综合问题。因此,本文基于四杆机构连杆轨迹特征椭圆结合数值图谱法对平面和空间连杆机构（平面四杆机构、空间RRSS机构）分别进行轨迹综合研究。首先,建立平面四杆机构连杆轨迹曲线的数学模型。通过对轨迹曲线的分析,发现标准安装位置下的平面四杆机构连杆轨迹曲线上每个点对应旋转相应的输入角,旋转后的轨迹点位于圆曲线上,定义为轨迹特征圆。基于这一发现,一般安装位置的平面四杆机构连杆轨迹综合问题通过对特征圆接近函数进行优化,可以确定目标机构的输入构件杆长度、轨迹连杆长度、安装位置。进而将目标轨迹平移确定的安装位置参数。以傅里叶变换为工具对无平移安装位置参数的平面四杆机构连杆轨迹数学模型进行谐波分析,建立包含平面四杆机构基本尺寸型和其对应的尺寸型谐波特征参数的数值图谱库,通过模糊识别的方法得到所需平面四杆机构的基本杆长尺寸。再根据特征圆接近函数优化结果与基本尺寸类型的关系,计算剩余的尺寸类型,实现平面四杆机构的连杆轨迹综合。应用算例证实了该方法的有效性。其次,对标准安装位置的空间RRSS机构连杆轨迹曲线数学模型进行分析,轨迹曲线在xoy面上的投影点绕着z轴旋转对应的输入角,生成的点落在一个椭圆曲线上,定义为轨迹特征椭圆。基于这个发现,建立机构安装位置旋转角度数据库,将目标轨迹进行采样并依次旋转数据库中的角度组,对旋转后的轨迹采样点进行预处理,计算轨迹特征椭圆曲线,比较特征椭圆曲线和预处理后轨迹曲线相同位置误差和的最小值,确定目标机构空间安装角,然后将目标轨迹旋转确定的安装角度。分析无安装角位置参数的机构连杆轨迹数学模型,以傅里叶变换为工具建立连杆轨迹的动态数值图谱库,通过模糊识别方法确定目标轨迹的空间RRSS机构的基本尺寸型,再根据推导的理论公式对目标机构实际尺寸及安装位置进行计算。给出综合算例说明该方法的正确性。最后,将上面平面四杆机构和空间RRSS机构的轨迹特征椭圆的相位角定义为目标机构特征参数,通过谐波分析,建立四杆机构连杆转角数值图谱库,运用数值图谱法实现四杆机构的轨迹综合。进行多个算例证明该方法对于求解四杆机构轨迹综合的可行性。

关键词：四杆机构轨迹特征椭圆傅里叶变换数值图谱法

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基于小波级数的平面连杆机构尺度综合研究

基于小波级数的平面连杆机构尺度综合研究

作者：王鹏长春工业大学

学位级别：硕士

连杆机构由于其结构简单、成本低廉,在工业生产中应用广泛。对于整周期的连杆机构尺度综合问题,国内外众多学者已经提出了很多行之有效的综合方法。但是,在更多情况下,人们往往更关心的是针对某一特定区间进行设计,这更加符合现实生活... 详细信息

连杆机构由于其结构简单、成本低廉,在工业生产中应用广泛。对于整周期的连杆机构尺度综合问题,国内外众多学者已经提出了很多行之有效的综合方法。但是,在更多情况下,人们往往更关心的是针对某一特定区间进行设计,这更加符合现实生活中的需求,这种问题我们称之为机构非整周期综合问题。相对于整周期的连杆机构综合问题,非整周期的连杆机构综合问题研究较少。因此,本文基于数值图谱法对平面四杆机构的非整周期刚体导引综合和六杆机构多位置尺度综合问题进行了研究。首先,本文建立了平面四杆刚体导引机构数学模型,并推导机构刚体转角与其对应基本尺寸型的连杆转角的关系,基于Haar小波级数理论,发现了刚体转角输出与其对应基本尺寸型的连杆转角小波系数的内在联系。在此基础上建立了101408组基本尺寸型的平面四杆刚体导引机构输出特征参数数据库。并将位置输出问题转化为平面四杆机构轨迹综合问题,并给出了计算平面四杆机构实际尺寸和机构安装位置参数的理论的公式。利用建立的数据库和理论公式,进而实现了平面四杆机构非整周期刚体导引综合。其次,在实现平面四杆机构的非整周期刚体导引综合的基础上,基于小波级数的理论研究基础,建立了平面六杆机构模型。平面六杆机构多位置尺度综合包括函数综合和刚体导引综合。对于函数综合,基于滑块输出位移小波特征参数的关系,建立了31775组基本尺寸型的曲柄滑块机构的数据库。对于刚体导引综合,基于刚体转角输出与其对应基本尺寸型的连杆转角小波系数的内在联系,建立了178810组包含基本尺寸型的刚体导引机构输出特征参数数据库。利用给定的理论公式和模糊识别方法,实现了平面六杆机构多位置尺度综合问题的求解。最后,通过多个综合算例证明了本方法对于求解平面连杆机构非整周期刚体导引综合和多位置尺度综合问题的可行性和有效性。

关键词：平面连杆机构小波系数数值图谱法尺度综合

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曲柄滑块机构连杆轨迹的尺度综合和运动仿真

洛阳工学院学报 2001年第3期22卷 23-25,43页

作者：张海军吴鑫宋磊化跃红洛阳工学院机设工程系河南洛阳471039 洛阳轴承集团公司河南洛阳471000

提出了利用连杆转角算子对带有预定时标的曲柄滑块机构连杆轨迹进行尺度综合的方法。建立了含有 2 0 30 0组基本尺寸型的数值图谱库 ;利用模糊识别方法在数据库中筛选出多组机构基本尺寸型 ,然后计算出机构的实际尺寸及安装尺寸参数 ;... 详细信息

提出了利用连杆转角算子对带有预定时标的曲柄滑块机构连杆轨迹进行尺度综合的方法。建立了含有 2 0 30 0组基本尺寸型的数值图谱库 ;利用模糊识别方法在数据库中筛选出多组机构基本尺寸型 ,然后计算出机构的实际尺寸及安装尺寸参数 ;并基于这一思想开发出了该类机构运动仿真的实用软件。

关键词：预定时标曲柄滑块机构连杆轨迹模糊模式识别尺度综合运动仿真数值图谱法