基于变约束旋量原理的变胞机构构型综合.doc

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1、基于变约束旋量原理的变胞机构构型综合*畅博彦1金国光1戴建生2(1.天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387；2.伦敦大学国王学院伦敦WC2R2LS英国)摘要：变胞机构具有变结构和变功能特性。对满足变胞条件的运动链进行综合，是变胞机构结构学研究的难点。基于机构分析理论和变胞原理，对变胞机构的组成进行分析，定义了变胞支链和变胞机构的概念。根据变胞机构中变胞支链数目的不同，提出三种变胞机构类型：单变胞支链型、多变胞支链型和全变胞支链型。将变胞机构变拓扑的实质归纳为机构所受约束的变化，使对变胞机构的综合转化为含变约束串联支链的变胞源

2、机构综合。将约束旋量原理引入变胞机构的构型综合，采用数学分析方法，阐述变胞源机构与子构态机构之间的关系，给出构态变化条件及变约束旋量方程的数学表达式，形成基于变约束旋量原理的变胞机构综合理论及其一般过程。以空间变胞并联仿生关节机构为例，运用变约束旋量原理对其进行构型综合，求解出所有可能的支链约束组合，列举了满足对应约束条件的多种支链运动副形式，得到多种具有被动径向移动自由度的球面关节机构，联同平面双层折纸变胞机构示例，验证了变约束旋量原理对变胞机构综合的有效性和正确性。关键词：变胞机构变约束旋量理论型综合中图分类号：TH112TypeSynthe

3、sisofMetamorphicMechanismBasedonVariableConstraintScrewTheoryCHANGBoyan1JINGuoguang1DAIJiansheng2(1.TianjinKeyLaboratoryofAdvancedMechatronicsEquipmentTechnology,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300160;2.CollegeofKingdom,LondonUniversity,LondonWC2R2LS,UK)Abstract：Metamorph

4、icmechanismischaracterisedbyvariablefunctionandtopologystructures.It’sachallengetoperformthesynthesesofkinematicchaincorrespondingwithmetamorphicconditions.Conceptionsofmetamorphicmechanismsandmetamorphicsub-chainsarediscussedandtheirstructuralformulationisanalyzedbasedonprin

5、cipleofmetamorphosis.Accordingtothenumberofmetamorphicsub-chains,ametamorphicmechanismisdividedintothreetypesincludingsingle-type,multy-typeandall-type.Theessenceofvariabletopologycharacteristicsischangeofconstraint,andconsequently,typesynthesisofametamorphicmechanismisconver

6、tedintosynthesisofanoriginalmechanismwithvariableconstraintsub-chains.Constraintscrewtheoryisintroducedandmathematicalanalysisisusedtoillustratetherelationshipbetweenasourcemetamorphicmechanismandsub-configurationwithmathematicalexpression.Variableconstraintsynthesistheoryisp

7、roposedandageneralprocessisformedaimingatmetamorphicmechanismdesign.Inordertovalidatetheproposedtheory,aspatialmetamorphicparallelmechanismusedforbionicjointispresentedandthemechanismswhichmeettherequirementsareobtainedwithvariableconstraintsynthesistheory.Keywords：Metamorphi

8、cmechanismsVariableconstraintScrewtheoryTypesynthesis0前言*国家自然科学基金(51