平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)綜合了柔性機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)兩類機(jī)構(gòu)特性,在先進(jìn)制造、精密裝備、納米級(jí)定位以及生物工程等很多領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用變得日益廣泛。隨著應(yīng)用的發(fā)展,對(duì)平面不同構(gòu)型的全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)的需求也日漸增多,使得平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)方面面臨新的挑戰(zhàn)。因此,引入簡(jiǎn)單的、實(shí)用的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論和方法已成為柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的新熱點(diǎn)。
　　本文以平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,基于拓?fù)鋬?yōu)化理論對(duì)平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型進(jìn)行設(shè)計(jì)研究,并應(yīng)用有限元軟件對(duì)所

2、設(shè)計(jì)的平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析,驗(yàn)證了將拓?fù)鋬?yōu)化理論應(yīng)用于平面全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)有效性。本文從以下幾個(gè)方面做了探討:
　　(1)針對(duì)平面兩自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),建立其材料插值方法(SIMP)拓?fù)鋬?yōu)化模型,采用優(yōu)化準(zhǔn)則(OC)算法對(duì)該模型進(jìn)行求解,應(yīng)用過濾技術(shù)消除數(shù)值解中棋盤格和網(wǎng)格依賴病態(tài)問題。在后處理中采用圖像光滑濾波技術(shù)對(duì)上述拓?fù)鋱D進(jìn)行處理,得到光滑的曲線邊界。并采用有限元對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析,得出其運(yùn)動(dòng)特性滿

3、足設(shè)計(jì)要求,定量的驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　(2)針對(duì)支鏈?zhǔn)狡矫嫒杂啥热犴槻⒙?lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),建立其SIMP拓?fù)鋬?yōu)化模型,采用優(yōu)化準(zhǔn)則(OC)算法對(duì)該模型進(jìn)行求解,應(yīng)用過濾技術(shù)消除數(shù)值解中棋盤格和網(wǎng)格依賴病態(tài)問題。在后處理中采用圖像光滑濾波技術(shù)對(duì)上述拓?fù)鋱D進(jìn)行處理,得到光滑的支鏈?zhǔn)狡矫嫒杂啥热犴槻⒙?lián)機(jī)構(gòu)輪廓邊界。并采用有限元對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析,得出其為運(yùn)動(dòng)特性滿足設(shè)計(jì)要求,定性的驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　(3)

4、針對(duì)平面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了微分運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,推導(dǎo)了其輸入輸出之間的映射關(guān)系,基于這種映射關(guān)系建立整體式全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)材料插值方法(SIMP)模型,采用改進(jìn)的優(yōu)化算法(OC)算法對(duì)其進(jìn)行求解,應(yīng)用過濾技術(shù)消除棋盤格和網(wǎng)格依賴數(shù)值解病態(tài)問題。在后處理中采用圖像光滑濾波技術(shù)對(duì)上述拓?fù)鋱D進(jìn)行處理,得到光滑的整體式平面三自由度全柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)輪廓邊界。并利用有限元軟件對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分析,得出基于微分運(yùn)動(dòng)分析下的柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)微運(yùn)動(dòng)特性滿足設(shè)計(jì)要求,