一种基于功能分析的变胞机构构型综合方法技术

本发明专利技术涉及一种基于功能分析的变胞机构构型综合方法，首先对机构的工作任务进行分解，得到各阶段中机构需要具备的自由度；然后进行聚合运算，得到变胞源机构的自由度数目和类型；按照常规机构综合方法进行综合，得到变胞源机构的多种可能构型；根据变胞过程的构态变换要求进行筛选，得到较佳的变胞源机构原始构型；将原始构型中的运动副进行整合，得到变胞运动副和变胞源机构；将变胞源机构和各工作阶段结合，得到变胞机构的各构态，然后用变胞方程描述变胞源机构与各工作阶段机构以及两相邻工作阶段机构之间的变胞过程。本发明专利技术思路新颖、实用性强、便于推广使用。

A synthesis method of cell configuration based on function analysis

The invention relates to a synthesis method of metamorphic mechanism based on functional analysis, firstly the mechanism of task decomposition, get the degree of freedom mechanism in each stage need to possess; and then get the number of degrees of freedom aggregation operation, and the type of metamorphic source mechanism; comprehensive integrated method in accordance with the conventional institutions, are various cell source institutions may be screened according to configuration; metamorphic process configuration transformation, get a better source of metamorphic mechanism of original configuration; the original configuration of motion integration by metamorphic kinematic pair and metamorphic source; the metamorphic source mechanism and the various stages of the the metamorphic mechanism, and metamorphic between metamorphic metamorphic source mechanism and the equations describing the various stages and two adjacent work stage of the process of organization. The invention has the advantages of novel ideas, strong practicality and convenient popularization.

【技术实现步骤摘要】
一种基于功能分析的变胞机构构型综合方法
本专利技术属于机械机构理论领域，涉及一种机构构型综合的方法，具体涉及一种基于功能分析的变胞机构构型综合方法。
技术介绍
变胞机构能够根据不同的环境，产生连续且有序的构型变化，呈现不同的拓扑构态，满足不同的功能需求。如何建立变胞机构构型设计理论与方法体系，是设计变胞机构必须要面对的首要问题，也是变胞机构理论发展和应用的关键难题之一。目前变胞机构的构型综合方法主要有三类，一类是从变胞机构的数学描述入手，用邻接矩阵、图谱等来描述机构约束特征的变化，形成变胞机构构型综合方法。李端玲等利用拓扑图理论分析变胞机构的构态变换，提出了基于邻接矩阵运算的变胞机构综合方法。戴建生等从变胞原理出发，根据变胞机构构态的邻接矩阵演算描述，给出变胞机构构态演变的数学模型，提出从拓扑理论开发新变胞机构的思路。第二类方法从变胞运动副入手，用具有不同子构态的变胞运动副代替现有机构中的传统运动副，得到新的变胞机构。具有代表性的变胞运动副如rT运动副、rR运动副、vA运动副等。牛军川等引入rT运动副到3-PRC并联机构，研制了多维减振平台的主体机构。第三类方法是从功能需求和约束特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功能分析的变胞机构构型综合方法，其特征在于，包括以下步骤:1)任务分解，得到各工作阶段中机构的自由度数目和类型；2)聚合运算，得到变胞源机构的自由度数目和类型；3)机构综合：根据已得的变胞源机构自由度数目和类型，用常规的机构综合方法进行机构综合，得到满足性能要求的变胞源机构的基本机构或组合机构；4)方案筛选：将上述得到的满足性能要求的变胞源机构的基本机构或组合机构的多种方案进行变胞源机构运动链的方案筛选；5)整合运动副，得到变胞运动副，确定变胞源机构：筛选后的变胞源机构的基本机构或组合机构中的运动副为常规运动副，对该机构的两个相邻构态进行对比，将不同阶段用于实现相邻构件不同连接关系的运...

【技术特征摘要】
1.一种基于功能分析的变胞机构构型综合方法，其特征在于，包括以下步骤:1)任务分解，得到各工作阶段中机构的自由度数目和类型；2)聚合运算，得到变胞源机构的自由度数目和类型；3)机构综合：根据已得的变胞源机构自由度数目和类型，用常规的机构综合方法进行机构综合，得到满足性能要求的变胞源机构的基本机构或组合机构；4)方案筛选：将上述得到的满足性能要求的变胞源机构的基本机构或组合机构的多种方案进行变胞源机构运动链的方案筛选；5)整合运动副，得到变胞运动副，确定变胞源机构：筛选后的变胞源机构的基本机构或组合机构中的运动副为常规运动副，对该机构的两个相邻构态进行对比，将不同阶段用于实现相邻构件不同连接关系的运动副进行整合，可以得到所需要的变胞运动副；然后，去除那些无法进行运动副整合的原始构型，得到变胞源机构；6)分析变胞机构的各构态，给出整个变胞过程的数学描述：将变胞源机构和各工作阶段结合，得到每个工作阶段所对应机构的稳态；最后用变胞源机构与工作阶段机构之间的变胞方程求得变胞源机构与各工作阶段机构以及两个相邻工作阶段机构之间的变胞过程；7)判断变胞源机构与各工作阶段机构以及两个相邻工作阶段机构之间的变胞过程是否达到要求，如果满足要求则该机构即为所求的变胞机构；如果不满足要求，则重复步骤4)-6)，直至满足要求。2.根据权利要求1所述的基于功能分析的变胞机构构型综合方法，其特征在于，所述步骤1)中，任务分解过程如下：将一个工作周期内变胞机构的总体任务取为T，以常规机构可实现的最简单功能为基本任务单元进行任务分解，得到n个依次完成的子任务Ti，每一个子任务对应一个工作阶段和一个机构构态Mi；i＝1,2,…,n；每个周期内，变胞机构循环工作，进行n次构态变换：构态1→构态2→…→构态n→构态1；在每个工作阶段内，进行机构的自由度需求分析，获得每个机构构态的自由度数目和类型，将第i个构态Mi的第j个自由度记为dij，由此构成自由度矩阵其中，Tx，Ty，Tz分别表示x，y，z方向的三个平动自由度，Rx，Ry，Rz分别表示绕x，y，z轴的三个转动自由度。3.根据权利要求2所述的基于功能分析的变胞机构构型综合方法，其特征在于，dij的取值如下：当dij＝0时，为不存在此类型的自由度；当dij＝1时，为存在此类型的自由度。4.根据权利要求1所述的基于功能分析的变胞机构构型综合方法，其特征在于，所述步骤2)中，聚合运算过程可表达为：dM＝[dM1dM2dM3dM4dM5dM6]其中,dM为变胞源机构的自由度向量；dMj为变胞源机构的自由度向量的分量，dMj＝[d1j]∪[d2j]∪K∪[dnj],j＝1,2,3,L,6,“∪”表示广义“并”运算，dMj的取值为0或1。5.根据权利要求1所述的基于功能分析的变胞机构构型综合方法，其特征在于，所述步骤4)中，进行变胞源机构运动链的方案筛选按照下述顺序进行筛选或采用其中几种进行筛选：①剔除无法满足变胞机构每个周期内子任务Ti次序要求的机构方案；②若两机构具有相同的功能,应选择构件数目少的机构方案；③所选机构各个构态的工作空间应分别满足所对应的每个周期内的子任务Ti的使用要求，且构件间不能有干涉，运动中不会出现当该机构处于此位形附近时，存在不可控的自由度，或者关节驱动力将趋于无穷大从而造成机构的损坏的奇异位形；④工作时机构动力性能稳定，在重复同一动作时，误差不大于1％。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：田海波，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61