平面欠驱动五杆机构混沌运动的实验研究

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1、国内图书分类号：THll2．1国际图书分类号：621西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级．三Q二Q级姓名赵焓申请学位级别工猩亟±专业扭撼工程指导老师递进(塾握!擅昱2二零壹三年九月ClassifiedIndex：TH112．1U．D．C：621SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisoNTHEEXPERIMENToFCHAoTICMo-TIoNFoRUNDERACTUATEDFIVE—BARMECHANISMGrade：2010Candidate：HanZhao

2、AcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalEngineeringSupervisor：Prof．JinXie西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，

3、在年解密后适用本授权书；2．不保密面，使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)善警论文作者签名南t逢聃：0嘲畏指导老师签名：积日期：劢矽。罗，2．西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：利用平面连杆机构动力分析和设计实验台，针对欠驱动机构的混沌实验问题，进行了实验系统的组建，完成了包括TwinCATSystemManager的配置、数据处理的PLC程序的编制、实验操作流程的设计等工作，并进行了实验。研究了实验中的主要干扰因素。为了排除实验台的振动和杆件变形的影响，将实验

4、转速限定在小于50r／min范围内；采用试验的方法研究排除了机构运动副间隙对实验结果影响；此外，将中值滤波与高斯滤波结合在一起对实验数据进行了混合滤波处理。实验研究表明：在驱动转速在小于50r／min范围之内，当转速低于9．15r／min时，欠驱动五杆机构作周期性运动；当转速高于15．44r／min时，欠驱动五杆机构作混沌运动；而当转速介于9．15r／min和15．44r／min之间时，欠驱动五杆机构的运动为周期性运动和混沌运动的交替呈现，此转速范围为机构的混沌运动边缘。利用SimMechanics对欠驱动五杆机构

5、进行了仿真研究，并将仿真结果与实验结果进行了对比，两者基本吻合。说明本文提出的实验方法和实验数据处理方法是有效的，同时也为机构仿真模型的建立、扩展机构的研究范围提供了参考和依据。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。本人签名：审动t崦El期：幽c3，刁．叭西南交通大学硕士研究生学位

6、论文第1页摘要4欠驱动机构是指机构中驱动构件数少于机构自由度数的一类机构。有研究表明，欠驱动机构的运动常常存在混沌现象，并且，混沌运动的出现与机构的输入运动转速之间有一定的关系。但是，此结论目前并没有得到实验的验证。因此，开展欠驱动机构的实验研究具有一定的理论和实际应用意义。由于混沌运动对初始值非常敏感，而实验中又存在着大量的影响实验结果的因素，这也就使得欠驱动机构混沌运动的实验研究具有一些特殊性，开展实验的研究变得非常必要。然而，关于目前对欠驱动机构混沌运动的实验方法研究的报道并不多见。针对这一现状，本文以欠驱动

7、平面五杆机构为研究对象，对欠驱动机构的实验系统的建立、影响因素的排除、实验数据的采集和处理等问题进行了系统的研究。本学位论文主要工作和研究成果如下：在对平面五杆机构动力学分析和设计实验台的软硬件进行了深入研究的基础上，针对欠驱动机构的混沌运动问题，利用平面连杆机构动力学分析和设计实验台组建了实验系统，配置了TwinCATSystemManager、编制了数据处理PLC程序，设计了实验的操作流程。对实验中可能出现的影响实验结果的因素进行了分析，并提出了相应的处理措施。为避免实验台的振动和杆件变形的影响，本文将实验输入

8、转速限制在小于50r／min范围内；通过试验，排除了机构运动副间隙对实验结果造成影响的可能性。本文提出了将中值滤波与高斯滤波结合在一起的实验数据混合滤波方法，以降低数据中的噪声水平。应用本文建立的实验系统和提出的方法，对输入转速小于50r／min范围内的欠驱动平面五杆机构的运动情况进行了研究。研究表明，当输入转速低于9．15r／min时，欠驱动五杆机构的运动