【摘 要】
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变胞机构是一类能进行自我重组和重构,具有变拓扑结构和变自由度特点的机构。变胞机构当按照等效阻力梯度模型设计和调控构态变换和运动时序时,影响等效阻力梯度的因素主要有
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变胞机构是一类能进行自我重组和重构,具有变拓扑结构和变自由度特点的机构。变胞机构当按照等效阻力梯度模型设计和调控构态变换和运动时序时,影响等效阻力梯度的因素主要有运动参数(速度、加速度等)、几何参数(质量、杆长等)、外力和外力矩等。如果影响等效阻力梯度模型的因素在变胞机构的运动过程中是变化的或随机的,将会导致变胞机构不能按照预定的运动时序运动或者不能维持预定的变胞周期,使得变胞机构出现随机构态,而随机构态的出现势必会导致变胞副在运动过程中产生冲击和振动,因此,有必要对变胞机构产生随机构态的因素以及在构态变换过程中产的冲击振动进行研究。本文的主要研究内容如下:首先,介绍了变胞机构的构态变换方式,并对等效阻力梯度进行分析,为后续变胞机构的随机构态及构态变换过程中的冲击振动分析奠定了基础。变胞机构的构态变换方式主要包括结构限定变胞、力变胞和几何变胞,并举例进行了说明。之后建立了变胞机构的运动循环图,定义了一种无量纲的等效阻力梯度模型,使变胞机构的构态、变胞运动副的运动与其等效阻力梯度建立了对应关系。其次,描述了变胞机构随机构态的产生,对约束变胞机构的构态变换的随机性进行分析,并用Matlab编程计算,得出主动件转速、弹簧刚度、外力、外力矩和阻尼系数对约束变胞机构构态变换随机性的影响。然后,利用Lagrange方程建立了该平面五杆机构的动力学模型,并对其进行动力学分析,应用Matlab/Simulink软件对机构中变胞副的位移、速度、加速度信号进行数值分析,得到了不同参数对变胞副在构态变换过程中的冲击和振动的影响。最后,介绍了筛分机构的应用背景,利用ADAMS软件建立了平面五杆机构的仿真模型,分析了筛箱的动力学特性,将变胞机构的随机构态应用到生产实际中。
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