模塊化空間軸-徑向伸縮式輪胎成型鼓導引機構分析與設計.pdf

1、本文密切結合高端子午線輪胎成型裝備自主創(chuàng)新的需求,在國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)和國家自然科學基金項目的資助下,研究一種新型空間軸/徑向伸縮式成型鼓導引機構的構型綜合、自由度分析、運動學建模、剛體動力學建模等基礎問題。在此基礎上,結合具體設計案例,提出一種尺度設計的優(yōu)化算法和設計流程。全文取得如下創(chuàng)造性成果:
　　機構創(chuàng)新方面,在系統(tǒng)總結成型鼓導引機構拓撲結構特點以及其運動特性的基礎上,基于模塊化設計思想,采用“再生運動鏈

2、”法,系統(tǒng)研究成型鼓導引機構基本驅動單元的構型設計,提出多種機構構型。針對成型鼓導引機構基本單元的設計要求,對構型方案進行優(yōu)選。
　　自由度分析方面,采用基于反螺旋理論的自由度分析原理,分析對基本驅動單元進行結構分解得到的平面六桿機構及三桿四副支鏈等基本運動鏈。運用螺旋理論,對各簡單平面機構及支鏈進行局部自由度、虛約束及公共約束的判定,分別計算其自由度,并依據廣義運動副替代原則,得到多個子鏈組合而成的成型鼓導引機構的自由度數及運動

3、屬性。
　　運動學建模方面,根據成型鼓導引機構運動特性,建立詳細完備的驅動關節(jié)與各指定輸出構件之間的位置、速度及加速度的正、反解模型,求得了雅克比矩陣和海塞矩陣的顯式表達式,為成型鼓導引機構的動力學建模提供了運動學基礎。
　　剛體動力學建模方面,基于機構運動學模型,采用虛功原理建立了成型鼓導引機構的剛體動力學模型,為工程樣機設計階段驅動器的選擇、動態(tài)設計以及力矩控制的實現奠定了理論基礎。
　　在成型鼓導引機構優(yōu)化設計方