基于广义关联矩阵的变胞机构结构分析与综合软件设计.pdf

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1、第23卷第6期2010年”月机电产品开崖与剀新Development&lllnoYalJoBofMachinery＆ElectricalProductsV01．23，No．6Nov．．2010文章编号：1002-6673(2010)06-007-03基于广义关联矩阵的变胞机构结构分析与综合软件设计黄溪．李端玲(北京邮电大学自动化学院，北京100876)摘要：指出单色拓扑图和邻接矩阵只能表示单铰机构。无法表示复铰机构的缺点。利用约束图和广义关联矩阵进行了复铰变胞机构的结构表示，并用基于广义关联矩阵运算的变胞机构结构分析与综合方法进行了软件的设计。关键词：变胞机构；约束图；广义关联

2、矩阵；结构分析；结构综合中图分类号：TH一39；TB47文献标识码：Adoi：lO．39690．issn．1002—6673．2010．06．003StructureAnalysisandSynthesisSoftwareDesignofMetamorphicMechanismBasedonGeneralizedIncidenceMatrixHUANGXi。LID懈-Ling(CollegeofAutomation，BeijingUniversityofPostsandTelecommunications。Beijing100876，Cllim)Abstract：Thispap

3、erfiguresOUtthattheadjacencymatrixandthesinglc—colortopologicalgraphCanoIllyexpresssingle-jointmechanismsbutCannotexpressmulti-jointsmechanisms．Toexpressthestructureofmulti-jointsmetamorphicmechanisms，theconstraintgraphandthegeneralizedincidencematrixareputforward．Andthesoftwareusingthesynth

4、eticandanalyticmethodbasedOngeneralizedincidencematrixoperationisdesigned．Keywords：metamorphicmechanism；constraintgraph；generalizedincidencemar'rig；structureanalysis；structuralsynthesis0引言变胞机构[II是一类能从一种拓扑结构形式变换到另一种拓扑结构形式，在变换时，一般构件数和自由度也发生变化的机构。在具有多个不同工作阶段的周期中，变胞机构所含有闭环的多自由度运动链呈现不同拓扑结构形式，结合其机

5、架和原动件能实现不同的功效。变胞机构的结构分析和结构综合的研究是变胞机构研究的重要内容，已经提出了描述拓扑结构的邻接矩阵表示和构态变换的矩阵演算方法IZ31。结构分析和结构综合可分别用邻接矩阵消阶法和邻接矩阵计算方法进行[41。在基于构态变化的变胞机构的结构综合方法上。已经可以进行单铰机构任意构态变胞机构的结构综合圈。本文在收稿日期：2010-09—27作者简介：黄溪(1984-)，男，硕士研究生。主要研究方向：机构学，机电一体化；李端玲(1974一)，女，博士生导师。主要研究方向：机构学，智能机器人学等。上述研究基础上．以广义关联矩阵的分析与综合算法为基础，进行变胞机构结构分

6、析与综合软件的编制。1变胞机构结构分析与结构综合原理1．1约束图7一般的单色拓扑图．无法表示包含有复合铰链等特殊连接的机构．也无法表示构件与构件之间的尺寸约束关系。所以我们提出了约束图的表示方法。约束图可以表示构件之间的邻接关系。距离约束和角度约束。约束图可应用于几何模型中．用于显示用户定义的部件之间的几何关系，约束图也可被用来求解计算当一个或多个参数变化时形状变化或装配问题。约束图通过图形化的表示．可以用各种几何特征，区别不同的构件。在约束图中．我们将机构的构件用黑色顶点表示，而相关的连接用白色顶点表示，此外定义距离约束用粗实线表示。角度约束用平行细实线表示，而构件的几何关系

7、构成了图形的边。图1中即为一种四基金项目：润家自然科学基金(50705010，51075039)：北京『}了自然科学基金(3053017、3082014)：中央高校綦本科研业务费(2009CZ08)资助7·开发与创新·口主2礴4杆机构的约束图表示。和单色拓扑图相比．约束图不但能够表现出所描述机构的几何尺寸特征．还能表示一些单色拓扑图无法表示的机构。表l中列出了两种不同机构的单色拓扑图和约束图。从表中可以看到。单色拓扑图可以表示出单铰机构；而在表示含有复合铰链的机构时，单色拓扑图无法表示。而约