本文關(guān)鍵詞：基于共形幾何代數(shù)的機(jī)構(gòu)設(shè)計缺陷辨識模型與方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計缺陷辯識是機(jī)械產(chǎn)品可驗證設(shè)計系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，可以看作機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的“故障診斷”。傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品故障診斷是通過從故障征兆空間到故障空間的映射，實現(xiàn)對故障的識別和診斷，而機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計缺陷辯識則是通過設(shè)計模型與參數(shù)空間到設(shè)計缺陷空間的映射實現(xiàn)對設(shè)計缺陷的辯識。本文以機(jī)構(gòu)設(shè)計缺陷的辨識為主線，利用共形幾何代數(shù)的方法對并聯(lián)機(jī)構(gòu)的死點、奇異位形和機(jī)構(gòu)連桿的轉(zhuǎn)動性能進(jìn)行了較為深入和系統(tǒng)的研究。 機(jī)構(gòu)中的死點是連桿運動到極限位置時出現(xiàn)瞬時靜止的位置點，當(dāng)機(jī)構(gòu)需要連續(xù)運動時，死點的存在將嚴(yán)重影響機(jī)構(gòu)的運動性能。本文基于共形幾何代數(shù)方法建立了Stephenson-Ⅲ型機(jī)構(gòu)的閉環(huán)約束方程，運用歐拉公式將方程表示成復(fù)數(shù)指數(shù)形式，描述了公式中各參數(shù)與共形空間中各矢量的相互關(guān)系，推導(dǎo)出了求解連桿機(jī)構(gòu)運動姿態(tài)的輸入-輸出方程組，并在給定輸入下得到了機(jī)構(gòu)位置解。根據(jù)各輸入桿變量的Jacobian矩陣的行列式的值等于0，推導(dǎo)得出了機(jī)構(gòu)死點位置的判別式，得到了在死點構(gòu)型下機(jī)構(gòu)的位置解，通過與傳統(tǒng)數(shù)值法計算結(jié)果進(jìn)行比對，驗證了該方法的正確性和有效性。 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的奇異位形是指機(jī)構(gòu)在運動過程中不受控制的點的集合。基于共形幾何代數(shù)方法對少自由度3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)運動學(xué)進(jìn)行建模，通過共形空間的基本幾何體之間外積求交和內(nèi)積求解的運算得到運動關(guān)節(jié)點位置，利用關(guān)節(jié)點間距離建立了機(jī)構(gòu)以桿長為輸入的機(jī)構(gòu)的輸入-輸出方程組，根據(jù)A矩陣的行列式等于0推導(dǎo)得到了關(guān)于三個獨立參數(shù)的三次的奇異方程，計算出了機(jī)構(gòu)對應(yīng)姿態(tài)的三維奇異位形曲面分布。結(jié)果表明利用共形幾何代數(shù)方法進(jìn)行建模和推導(dǎo)計算過程中不涉及坐標(biāo)的選取，，有較強(qiáng)的幾何直觀性，并且能快速有效的得到機(jī)構(gòu)的奇異位形的姿態(tài)。 少自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)在運動的過程中會出現(xiàn)自由度耦合的情況，機(jī)構(gòu)在某一瞬時能實現(xiàn)瞬時的運動，但不是連續(xù)的可動。利用幾何代數(shù)和螺旋理論分析了機(jī)構(gòu)連桿可轉(zhuǎn)動的條件，得到了機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動的條件是機(jī)構(gòu)約束力虛功和虛功的變化率必須同時為0。利用該條件對3TPS+1TP型與2RPS+2TPS型并聯(lián)機(jī)構(gòu)動平臺上的直線和各條驅(qū)動腿的轉(zhuǎn)動性能進(jìn)行了分析辨識，得到了各個桿件的運動特性，并且辨識出2RPS+2TPS型并聯(lián)機(jī)構(gòu)在上下平臺平行時是一種奇異位形姿態(tài)，為機(jī)構(gòu)的運動控制和軌跡規(guī)劃提供了依據(jù)。 本文基于共形幾何代數(shù)方法對機(jī)構(gòu)的死點、奇異位形、連桿的轉(zhuǎn)動性能進(jìn)行了分析研究，將為機(jī)構(gòu)的設(shè)計缺陷辨識提供一套簡潔、快速有效的理論、方法與技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：設(shè)計缺陷 辨識 共形幾何代數(shù) 死點 奇異位形 連續(xù)轉(zhuǎn)動
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH122
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題背景及研究意義11-13
• 1.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究概況13-15
• 1.3 共形幾何代數(shù)方法研究進(jìn)展15-18
• 1.3.1 共形幾何代數(shù)方法簡介15-17
• 1.3.2 國內(nèi)外共形幾何代數(shù)方法的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-19
• 1.5 本章小結(jié)19-20
• 第二章 共形幾何代數(shù)原理和方法20-28
• 2.1 共形幾何代數(shù)方法基本原理20-27
• 2.1.1 共形幾何代數(shù)運算方法21-22
• 2.1.2 共形幾何代數(shù)方法基本定義22-24
• 2.1.3 共形幾何代數(shù)基本幾何體表示24-27
• 2.2 本章小結(jié)27-28
• 第三章 基于共形幾何代數(shù)的 Stephenson-Ⅲ型機(jī)構(gòu)死點辨識28-45
• 3.1 基于共形幾何代數(shù)的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)運動學(xué)建模28-36
• 3.1.1 平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)運動變換28-30
• 3.1.2 Stephenson-Ⅲ型機(jī)構(gòu)閉環(huán)約束方程30-36
• 3.2 平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的死點辨識36-39
• 3.2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)死點位置求解的方法36-37
• 3.2.2 Stephenson-Ⅲ型機(jī)構(gòu)死點辨識37-39
• 3.3 數(shù)值實例39-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 基于共形幾何代數(shù)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)奇異位形辨識45-59
• 4.1 空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)運動學(xué)建模46-53
• 4.1.1 五維共形空間距離和角度的計算46-47
• 4.1.2 3-RPS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)運動學(xué)約束方程47-53
• 4.2 3-RPS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)奇異位形辨識53-56
• 4.2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)奇異位形的原因分析53
• 4.2.2 3-RPS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)奇異位形運動學(xué)方程求解53-56
• 4.3 數(shù)值實例56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 基于幾何代數(shù)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)軸辨識59-70
• 5.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)桿件連續(xù)運動分析59-60
• 5.2 幾何代數(shù)的旋量表示60-61
• 5.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)軸辨識61-62
• 5.4 并聯(lián)機(jī)構(gòu)連桿運動特性分析實例62-69
• 5.4.1 3TPS+1TP 型并聯(lián)機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)軸辨識62-65
• 5.4.2 2RPS+2TPS 型并聯(lián)機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)軸辨識65-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 論文的總結(jié)70-71
• 6.2 論文的展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻碩期間取得的研究成果77-78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭盛;方躍法;;并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)綜合方法比較研究[J];北京交通大學(xué)學(xué)報;2007年01期

2 韓林,張昱,梁崇高;吳方法在平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正解中的應(yīng)用[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;1998年01期

3 倪振松;廖啟征;魏世民;李瑞華;;基于共形幾何代數(shù)的一種平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正解[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報;2010年02期

4 楊斌久;蔡光起;羅繼曼;朱春霞;;少自由度并聯(lián)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀[J];機(jī)床與液壓;2006年05期

5 袁林旺;俞肇元;羅文;周良辰;閭國年;;基于共形幾何代數(shù)的GIS三維空間數(shù)據(jù)模型[J];中國科學(xué):地球科學(xué);2010年12期

6 趙鐵石,趙永生,黃真;欠秩并聯(lián)機(jī)器人能連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸存在的物理條件和數(shù)學(xué)判據(jù)[J];機(jī)器人;1999年05期

7 李洪波;共形幾何代數(shù)——幾何代數(shù)的新理論和計算框架[J];計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2005年11期

8 李洪波;;共形幾何代數(shù)與運動和形狀的刻畫[J];計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2006年07期

9 李洪波;;共形幾何代數(shù)與幾何不變量的代數(shù)運算[J];計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2006年07期

10 范守文;熊靜琪;邵旭光;黃洪鐘;胡天友;;機(jī)電產(chǎn)品的可驗證設(shè)計系統(tǒng)及其實現(xiàn)框架[J];計算機(jī)集成制造系統(tǒng);2010年06期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李艷文;幾類空間并聯(lián)機(jī)器人的奇異研究[D];燕山大學(xué);2005年

2 朱思俊;少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運動學(xué)及五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的相關(guān)理論[D];燕山大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張立先;基于幾何代數(shù)的機(jī)構(gòu)運動學(xué)及特性分析[D];燕山大學(xué);2008年

2 王娟;共形幾何代數(shù)的應(yīng)用實例分析[D];中國石油大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：基于共形幾何代數(shù)的機(jī)構(gòu)設(shè)計缺陷辨識模型與方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：288214