基于工作空間最大化的2-RPC-2-SPC并聯(lián)機構(gòu)多學科設計優(yōu)化.pdf

1、隨著對并聯(lián)機構(gòu)研究的不斷深入,在機構(gòu)的優(yōu)化設計方面,不再局限于單一學科的優(yōu)化,而是對多個學科進行綜合、協(xié)調(diào)、優(yōu)化。多學科設計優(yōu)化方法在航空航天領(lǐng)域的成功應用為并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)化設計提供了一種新的方法,本文以此為出發(fā)點,將多學科設計優(yōu)化的思想應用到并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)化設計。在最大工作空間下,綜合考慮2-RPC/2-SPC并聯(lián)機構(gòu)在運動學、靜力學與動力學等三個方面的多個性能指標,包括靈巧度、靜剛度、承載能力以及驅(qū)動力,使這些性能達到整體最優(yōu)。本文的研

2、究工作如下:
　　第一,分析了2-RPC/2-SPC并聯(lián)機構(gòu)的自由度、位置反解、位置正解、奇異位形與工作空間。其中,位置正解是采用添加幾何約束方程的方法,使輸出參數(shù)的復雜耦合關(guān)系變得簡單易解;工作空間的求解考慮了奇異位形、運動副轉(zhuǎn)角、支鏈桿長等三個方面的因素,并初步分析了機構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸對工作空間的影響,為本文最后的多學科設計優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參考。
　　第二,利用虛功原理分析了2-RPC/2-SPC并聯(lián)機構(gòu)的逆動力學,并對其進行數(shù)值

3、計算。其中利用虛功原理的方法對求解少自由度并聯(lián)機構(gòu)的逆動力學具有一定的參考意義。
　　第三,基于多學科設計優(yōu)化軟件 Isight,首先對2-RPC/2-SPC并聯(lián)機構(gòu)的工作空間進行優(yōu)化,以達到工作空間最大;然后建立以機構(gòu)靈巧度、承載能力、靜剛度以及驅(qū)動力為目標函數(shù)的多學科設計優(yōu)化模型;最后運用 Isight對模型進行求解,求得機構(gòu)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸,使機構(gòu)的性能整體最優(yōu)。
　　本課題將多學科設計優(yōu)化方法應用到2-RPC/2-SP