可调球面四杆机构函数优化综合方法

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1、２０１２年１月农业机械学报第４３卷第１期ＤＯＩ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１２．０１．０３７可调球面四杆机构函数优化综合方法１２１王玫刘锐杨随先（１．四川大学制造科学与工程学院，成都６１００６５；２．环境保护部核与辐射安全中心，北京１０００８２）【摘要】提出一种用于实现多函数的可调球面四杆机构优化综合方法。通过改变连架杆杆长实现可调球面四杆机构不同函数综合要求。在研究球面四杆机构输入角与输出角函数关系的基础上，建立了可调球面四杆机构函数优化综合数学模型。给出可调球面四杆机构多函数优化综合的目标函数，使函数生成机构的最大结构误差达到最小；给出函数优化综合

2、的约束条件，保证机构存在曲柄并具有良好的传动性能。采用免疫遗传算法对可调球面四杆机构进行函数优化综合，相应的算例证明了方法的有效性。关键词：可调机构球面四杆机构函数综合免疫遗传算法中图分类号：ＴＨ１１２文献标识码：Ａ文章编号：１０００１２９８（２０１２）０１０２０８０５ＯｐｔｉｍａｌＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＡｄｊｕｓｔａｂｌｅＳｐｈｅｒｉｃａｌＦｏｕｒｂａｒＭｅｃｈａｎｉｓｍｓｆｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ１２１ＷａｎｇＭｅｉＬｉｕＲｕｉＹａｎｇＳｕｉｘｉａｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ

3、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ２．ＮｕｃｌｅａｒａｎｄＲａｄｉａｔｉｏｎＳａｆｅｔｙＣｅｎｔｅｒ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８２，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＡｎｏｐｔｉｍａｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆａｄｊｕｓｔａｂｌｅｓｐｈｅｒｉｃａｌｆｏｕｒｂａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｆｏｒｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎｓｃａｎｂｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｓａｍｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｔｈｒｏｕｇｈａｄｊｕｓｔｉ

4、ｎｇｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｆｒａｍｅｐｏｌｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｎｐｕｔａｎｇｌｅａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｓｐｈｅｒｉｃａｌｆｏｕｒｂａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｓｇｉｖｅｎｗｉｔｈｔｈｅａｉｍｏｆｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｏｆｔｈｅａｂｓｏｌｕｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｒｒｏｒ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｗｅｒｅｇｉｖｅｎｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｃ

5、ｒａｃｋｅｘｉｓｔｅｄａｎｄｔｈａｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｈａｖｅｇｏｏｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ．Ａｆｔｅｒｔｈｉｓ，ｔｈｅｉｍｍｕｎｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｃｈｏｓｅｎｆｏｒｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆａｄｊｕｓｔａｂｌｅｓｐｈｅｒｉｃａｌｆｏｕｒｂａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｅｘａｍｐｌｅｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＡｄｊｕｓｔａｂｌｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，Ｓｐｈｅｒｉｃａｌｆｏｕｒｂａｒｍｅｃｈ

6、ａｎｉｓｍｓ，Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｉｍｍｕｎｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ［２］编程机构”、“可调机器人机构”。目前，不可调球引言面机构已广泛应用在农业自动化生产中，如清粮机可调球面机构是一类结构参数（如构件杆长、构、收割机构、翻耕机构、挖取机构等都用到了此类［３］铰链支点位置等）可以连续调节或手动调节的球面机构，但若使它们满足两个或者两个以上的机械机构，比常规的不可调球面机构（包括闭链和开链性能，就必须重新进行设计，可调球面机构的上述优球面机构）更具柔性，能够更经济、更有效地实现简点使得其在农业自动化生产中具有更加广阔的应用［１］单重复的工作。Ｃｈｕｅｎｃｈｏ

7、ｍ等称可调机构为“可前景，对可调球面机构的研究具有重要的意义。收稿日期：２０１１０１１５修回日期：２０１１０３０７国家自然科学基金资助项目（５０９７５１８６）作者简介：王玫，副教授，博士，主要从事机械制造及自动化研究，Ｅｍａｉｌ：ｓｃ＿ｗｍ＠２６３．ｎｅｔ第１期王玫等：可调球面四杆机构函数优化综合方法２０９球面四杆机构函数综合的目标在于确定机构的类型和尺寸，使其输入输出角变化满足一定的函数关系。国内外研究的球面四杆机构函数综合方法大致可以划分为精确点综合方法与优化