《基於解域的機構綜合理論及穩健設計方法研究》是依託北京科技大學，由韓建友擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於解域的機構綜合理論及穩健設計方法研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：韓建友
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
一個好的機械設計通常源於好的機構設計，而滿足設計要求的機構，在型綜合完成後，通常有無窮多。如，能夠完成四位置運動生成、函式生成和軌跡生成的布氏理論揭示出有無窮多機構能完成此類綜合。但如何找到一個最好的機構一直以來是機構學研究領域的瓶頸問題。最佳化方法雖然可以得到一個所謂的最優解，但從理論上卻無法說明為全局最優解。科技發展對機器更高的要求對這一難題的解決更具迫切性。鑒於此本項申請在我們已經提出的將無限映射到有限的映射理論和方法的基礎上， 進一步發展形成新的設計理論與方法，即首先形成表示在有限區間內的機構解域，在解域中通過缺陷識別找到可行域，再通過機構穩健設計的新概念找到穩健域，最後找到滿足所有設計要求的全局最優解。項目的完成將使經典布氏理論在機構綜合理論和方法上具有里程碑意義的發展。在此基礎上提出泛布氏問題的新理論和綜合方法，進而推廣套用到空間RRRR球面機構。
結題摘要
本課題從布爾梅斯特理論出發，以解域方法為基礎，對平面和球面4R機構運動及函式綜合、鉸鏈四桿近似直線機構的綜合做了較全面的研究，並對平面Watt-I型和Stephenson-IIIa型六桿機構運動綜合做了初步探討。主要研究內容如下： (1) 有限分離三位置平面四桿機構運動綜合 給出了3個約束條件，即給定連架桿長度、給定連架桿夾角以及給定連桿在第1位形的瞬心點。推導出了在這些約束條件下圓點和圓心點的分布曲線方程式。 (2) 複合“點-階”四位置(精確點)平面四桿機構運動及函式綜合 對於複合“點-階”四位置運動綜合問題，用位移矩陣法推導出了適用於全部8種情況的布氏曲線的表達式。然後根據射影幾何的相關原理將布氏曲線上的點表示成圓束和直線束交點的形式，並建立起角度映射關係。對於複合“點-階”四精確點函式綜合問題，將其通過相對運動轉換化為運動綜合。將解域的方法運用到這兩個問題，使綜合所得無窮多機構解表示在有限區域內。 (3) 有限分離四、五位置(精確點)球面4R機構運動及函式綜合 對於有限分離四、五位置球面4R機構運動綜合，推導出了球面布氏曲線和布氏點的方程式。給出了球面布氏曲線上任一點的計算方法，並通過對點進行分類，建立了點的球坐標參數和機構解的映射關係，從而建立起機構類型解域圖。對於有限分離四、五精確點球面4R機構函式綜合，將其通過相對運動轉換化為運動綜合，然後直接利用運動綜合的方法求解。 (4) 有限分離四位置平面六桿機構運動綜合對給定四個有限分離位置的Watt-I型六桿機構運動綜合進行了研究。將六桿機構綜合拆分為四桿機構綜合及RR桿的添加，給出了RR桿中鉸鏈點的分布曲線方程式。 (5) 四點接觸直線機構綜合施加各類設計約束之後，可以得到可行機構解域圖，從而直觀地得到最優機構解。(6) 五點接觸直線機構綜合 與四點接觸的機構解域形成的方法類似，繪製出了機構解域圖，直觀地展示了全部機構解的機構類型和尺寸等信息。(7) 機構綜合軟體開發利用VC++這個開發工具分別針對平面連桿機構綜合、球面4R機構綜合以及近似直線機構的綜合開發了三套軟體系統。
