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    开题报告PPT-含复绞有移动副平面机构运动分析数学模型自动建立及求解.ppt

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    开题报告PPT-含复绞有移动副平面机构运动分析数学模型自动建立及求解.ppt

    含复绞有移动副平面机构运动分析数学模型自动建立及求解,主要内容,,研究背景与意义,,,研究背景与意义,工程中广泛应用了含移动副的平面机构,故人们希望 在机构运动综合中进行机构类型优选。而机构运动分析又 是运动综合的基础,因此对含移动副的平面机构进行运动 分析是非常必要的。 前人在机构运动分析方面已经做了很多的研究,也产 生了很多研究方法。,研究背景与意义,周海,冯志敏等提出了用杆组法对平面机构进行运动分析。将机构分解成若干基本杆组,再分别调用相应的杆组运动分析子程序,从而求得整个机构的位移,速度和加速度等参数。 鲁墨武,张奉禄提出了用于进行高级别平面机构运动分析的转化机构法。通过改变原动件或机架或同时改变原动件和机架得到原机构的转化机构,通过对较易求解的转化机构进行运动分析,求得原机构的运动参数。 饶建华等利用型转化理论,提出了一种含p副及复绞的平面连杆机构自动运动分析的求解算法。 E.Andrez等在符号演算模型的基础上,建立了一种能够对铰链机构自动建立方程并对其进行简化的系统方法。,研究背景与意义,杨廷力提出了序单开链法,在用于机构的运动分析时,能使运动分析方程的维数降至最少,并能按结构分解路线建立运动方程并求解。 李文辉在衍架理论和基本杆组理论的基础上,提出了一种应用于八杆以内,含有任何级别杆组的单自由度机构运动分析的通用方法。 孔宪文等基于平面机构结构理论研究的单开链法与空间机器人运动分析与动力分析的影响系数法,提出了一种以结构因子为零的单开链作为机构结构单元,建立运动学和动力学方程的方法。 邹慧君、顾明敏综合杆长逼近法和虚拟机构法的优点,提出了一种适用于任意高级机构,含多个移动副和全部转动副的位移搜索法。,研究背景与意义,以上方法或者只适用于单自由度机构,或者只适用于给定的机构结构类型。当运动链的拓扑结构发生变化,或机架、主动件或运动输出件发生变化时,由这些方所建立的数学模型也随之变化。因而,这些方法都不利于计算机的自动建模的实现,必须找到一种新的方法。这种方法建立的模型具有形式上的统一性,而且要便于计算机自动实现。 宋黎,范崇辉提出了全铰链平面连杆机构运动综合的结构类型优选的基本方法。建立了全铰链平面连杆机构运动方程计算机自动生成的规格化方法。 但该方法只研究了全铰链平面连杆机构的运动分析,没有涉及到含复绞有移动副平面机构的运动分析。因此本课题将对含复绞有移动副平面机构的运动进行分析,建立含复绞有移动副平面机构运动方程计算机自动生成的规格化方法。,研究内容,研究内容,导路是二副杆,(1),图 1,研究内容,,,导路在多副杆上。,其中ai、aj为偏距,Фi 、Фj为偏距角。,图 2,(2),研究内容,滑块是多副杆。,其中ai为偏距,Фi为偏距角。,图 3,(3),研究内容,回路位置方程的基本形式,对上式求一阶和二阶导,即可得到回路速度方程和加速度方程。,研究方法,,,如果是对给定机构进行运动分析,则l、Ф和ψ均为已知,可直接利用MATLAB中的求解非线性方程组函数FSOLVE和FOR循环编程求解位置方程,而速度方程和加速度方程是线性方程组,可以直接用MATLAB直接求解。再利用PLOT函数绘出位置,速度和加速度曲线。,位置方程、速度方程和加速度方程可简写成如下形式,研究方法,fsolve的基本原理是Newton迭代法,而Newton迭代法对初值的设定比较严格,如果初始值选择不当,就会引起无法求解。因此用fsolve函数求解非线性方程组时,初始点X0的选择直接影响了其结果的正确性。,研究方法,遗传算法使用群体搜索技术,它通过对当前群体施加选择、交叉、变异等一系列遗传操作,从而产生新一代的群体,并逐步使群体进化到包含或接近最优解的状态。 遗传算法中,群体的进化过程就是以群体中各个个体的适应度为依据,通过一个反复迭代过程,不断寻求出适应度较大的个体,最终得到问题的最优解或近似最优解。 适应度用来度量群体中各个个体在优化计算中有可能达到或接近或有助于找到最优解的优良程度。适应度越高,则个体遗传到下一代的概率就越大。,种群非线性方程组合理初值的基础; 适应度衡量非线性方程组合理迭代初值的标准。,研究方法,研究方法,研究方法,研究方法,参考文献,[1] 张春林. 高等机构学[M]. 北京 北京理工大学出版社, 2005, 60-72 [2] 曹惟庆. 连杆机构的分析与综合(第二版)[M]. 北京 科学出版社, 2002 [3] 吴瑞祥, 张启先. 用拆杆拆副作平面多杆复杂机构的运动分析[J]. 机械工程学报, 1987, 323 18-24 [4] 杨廷力. 机械系统基本理论[M]. 北京 机械工业出版社, 1996 [5] 李辉. 基于拓扑分析的机构创新设计方法的研究[J]. 机械科学与技术, 2004, 2312 14401443 [6] 袁清珂, 王海燕. 一种基于拓扑分析自动建立机构运动方程的方法[J]. 机械设计, 1995, 129 1417 [7] Craig Tischler, Andrew Samuel and Kenneth Hunt. Selecting multi-freedom multi-loop kinematic chains to suit a given task[J]. Mechanism and Machine Theory, Volume 36, Issue 8, August 2001, Pages 925-938 [8] 程志红. 面向交互的平面连杆机构运动学分析的计算机实现[J]. 中国机械工程, 2004.3,参考文献,[9] E. Andrez, L. Losco, P. Andre and J. P. Taillard. Generation automatique et simplification des equations litterales des systemes mecaniques articulesAutomatic generation and simplification of literal equations modeling articulated mechanisms[J]. Mechanism and Machine Theory, Volume 20, Issue 3, 1985, Pages 199-208 [10] 饶建华. 复杂平面连杆机构型转化法运动分析及其通用程序[J]. 西安理工大学学报, 1994.10 [11] 宋黎, 陈磊. 含复铰有移动副平面运动链的结构类型综合方法[J]. 机械科学与技术, 2009, 283 295-300 [12] 宋黎, 范崇辉. 全铰链平面连杆机构运动综合的结构类型优选方法[J]. 机械工程学报, 2009, 453 132-137 [13] 宋黎, 范崇辉. 基于VC和MATLAB的全铰链平面连杆机构结构类型优选[J]. 湘潭大学自然科学学报, 2008, 303 138-144 [14] 严蔚敏等. 数据结构(第二版)[M]. 北京清华大学出版社, 1992 [15] 宋黎, 成玲. 基于结构特征的含复铰和高副的平面运动链分类[J]. 中国机械工程, 2006, 172 127-130 [16] 吴文泷. 图论基础及应用[M]. 北京 中国铁道出版社, 1984,参考文献,[17] 周明, 孙树栋. 遗传算法原理及应用[M]. 国防工业出版社, 1997 [18] 张纪元. 机械学的数学方法[M]. 上海交通大学出版社, 2003 [19] 侯建志. 战丽娜等, 基于MATLAB的非线性方程组求解的方法[J]. 科技资讯, 2008, 14 166-167 [20] 周海. 杆组法计算机辅助平面机构运动分析[J]. 机械设计与制造, 2000, 6 [21] 冯志敏. 方志梅, 平面高级机构的运动分析与编程[J]. 浙江水产学院学报, 1991, 101 7-14 [22] 鲁墨武. 张奉禄, 用转换机构法作高级别平面连杆机构的运动分析[J]. 机械设计, 1995,Thank You ,

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