提出了一种基于傅氏级数的二自由度六杆机构轨迹综合的代数求解新方法。通过将二自由度六杆机构拆分为左侧三杆组和右侧二杆组两部分,对轨迹综合设计变量进行解耦。分析得到机构设计参数与连杆曲线谐波参数间的关系,并依据这一关系建立左侧三杆组的轨迹综合设计方程,通过方程求解得到机构左侧三杆组的设计参数。同理,建立右侧二杆组的轨迹综合设计方程,利用Groebner基代数法消元,将综合设计方程化简为含有机构设计参数和曲线谐波参数的一元四次方程,求解得到了右侧二杆组设计参数的计算通用公式。通过仿真程序对综合所得机构进行运动分析,检验其是否存在曲柄,有无分支、顺序问题,并依据综合误差,最终得到了满足设计要求的机构。给出了数值实例,验证了该方法的有效性和可行性。

飞机舱门是进出机舱的通道,其机身导向槽中心线与提升机构末端导向轮运动轨迹重合,保证了舱门开启/锁止可靠。以有序单开链方法建立提升机构2个单开链单元轨迹综合运动学方程组;方程组变量齐次化分组,其Bezout数仅为320,减少同伦跟踪路径;分别进行初始方程组构造和同伦方程组求解,求得了6组杆长非负实数构形解,绘制了单开链单元组合的对应构形。以机构运动空间和提升机构力传递效率进行构形筛选,得到了可实现飞机舱门按期望轨迹运动的舱门提升机构。

针对现有数值图谱法无法实现开区间设计要求的空间RRSS机构轨迹综合,基于小波分解理论提出了空间RRSS机构轨迹综合的方法。通过将空间RRSS机构轨迹综合问题转化为机构的基本尺寸型匹配识别问题和机构实际尺寸的计算问题,实现了开区间设计要求的空间RRSS机构轨迹综合,弥补了数值图谱法在求解开区间尺度综合问题上的不足。通过数值算例证明了提出方法的实用性和有效性。

六杆机构是一种被广泛应用的机构,为保证机构设计精度,提高设计效率,给出了六杆机构双目标轨迹综合与分析一体化设计方法。首先,建立六杆机构轨迹综合方程,分析得出该六杆机构双目标轨迹综合最多可实现给定5位置的精确轨迹综合。然后,为实现综合方程的高效精确求解,引入再生同伦算法,克服了代数求解消元难、近似求解初值选择难的问题。为筛选出综合所得机构中具有实际工程应用价值的机构,基于2R杆组叉积符合开展了六杆机构运动缺陷判定,建立六杆机构环路方程进行运动学分析。最后,以残障者移位机开合机构设计示例,验证所提理论与方法的正确性与有效性。

应用坐标变换原理,推导出球面4R机构连杆点轨迹参数方程。在此基础上,以轨迹误差平方和最小为目标函数,以曲柄存在、杆长协调和传动角限制等为约束条件,建立机构不带预定时标近似轨迹综合的约束优化模型。结合自适应罚函数法,应用社会认知优化(Social Cognitive Optimi?zation,SCO)算法求解该问题。为提高SCO算法的收敛精度和速度,以差分进化(Differential Evolu?tion,DE)操作为邻域搜索算子,设计一种加速社会认知优化(Accelerating Social Cognitive Optimiza?tion,ASCO)算法。给出机构综合实例,轨迹分析结果表明,所建立的模型和提出的ASCO算法可行有效。比较了基本SCO、DE和ASCO算法求解该机构综合实例的优化性能,数值实验显示,ASCO算法的收敛速度、收敛精度和稳健性等性能指标优于基本SCO和DE算法。

针对曲柄转角限定和未限定的平面四杆机构轨迹综合问题,文章结合遗传算法(genetic algorithm,GA)全局搜索和拟牛顿算法BFGS局部快速收敛的优点,设计了一种基于GA和BFGS算法混合的平面四杆机构优化算法。对四杆机构进行运动学分析,得到连杆上一点的运动学方程;建立机构的优化数学模型;通过实例与其他启发式智能算法优化结果的对比,验证了该算法在曲柄转角限定和曲柄转角未限定的平面四杆机构轨迹拟合上具有高度的全局收敛能力。