具有變胞功能的新型人力驅(qū)動(dòng)甘蔗裝載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、甘蔗裝載機(jī)是甘蔗生產(chǎn)及加工過(guò)程中的一種重要機(jī)械,在甘蔗生產(chǎn)中,甘蔗收割后的裝車運(yùn)輸是一項(xiàng)勞動(dòng)強(qiáng)度大且工作條件十分艱苦的工作。廣西是國(guó)內(nèi)最大的甘蔗種植地以及蔗糖生產(chǎn)基地,廣西地區(qū)地貌復(fù)雜,丘陵環(huán)繞,蔗農(nóng)多將甘蔗種植在丘陵,每戶的甘蔗產(chǎn)量低,傳統(tǒng)大型柴油動(dòng)力的液壓驅(qū)動(dòng)式甘蔗裝載機(jī)難以推廣。
　　變胞機(jī)構(gòu)是一類具有多階段性功能變化、多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、多自由度變化的新型機(jī)構(gòu),尤其適應(yīng)于不同工作階段完成不同工作任務(wù)等要求,由于其具有自適應(yīng)性和

2、可重構(gòu)性等優(yōu)點(diǎn),這一概念自提出以來(lái),一直是國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)學(xué)界的研究熱點(diǎn),有關(guān)研究工作及成果多集中在理論研究,可供工程實(shí)際應(yīng)用的具體機(jī)構(gòu)構(gòu)型研究較少。
　　針對(duì)以上所述各問(wèn)題,本文將多自由度可控機(jī)構(gòu)理論及變胞機(jī)構(gòu)理論引入甘蔗裝載機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程,研究面向任務(wù)的變胞機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法,對(duì)人力驅(qū)動(dòng)式甘蔗裝載機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),展開(kāi)了以下工作:
　　(1)面向具體任務(wù),應(yīng)用多自由度可控機(jī)構(gòu)理論,設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動(dòng)甘蔗裝載機(jī),運(yùn)用運(yùn)動(dòng)鏈再生法和胚圖插

3、點(diǎn)法相結(jié)合的方法對(duì)完成設(shè)計(jì)的甘蔗裝載機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),得到51種人力驅(qū)動(dòng)甘蔗裝載機(jī)的新構(gòu)型,為機(jī)構(gòu)選型及后續(xù)設(shè)計(jì)工作提供基礎(chǔ)。
　　(2)面向任務(wù),應(yīng)用變胞機(jī)構(gòu)理論,設(shè)計(jì)出一種具有變胞功能的人力驅(qū)動(dòng)甘蔗裝載機(jī),運(yùn)用鄰接矩陣和拓?fù)鋱D描述各工作階段機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化,分析其工作原理和構(gòu)態(tài)轉(zhuǎn)化特點(diǎn),再根據(jù)變胞機(jī)構(gòu)基因建模理論,對(duì)各自工作階段構(gòu)型單元進(jìn)行進(jìn)化計(jì)算,得到變胞源機(jī)構(gòu)基因模型,進(jìn)而分析該機(jī)構(gòu)變胞進(jìn)化生長(zhǎng)過(guò)程,以及不同工作階段構(gòu)態(tài)

4、演化特點(diǎn),為進(jìn)一步的設(shè)計(jì)和分析工作提供基礎(chǔ)。
　　(3)對(duì)所設(shè)計(jì)的人力驅(qū)動(dòng)甘蔗裝載機(jī)建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,運(yùn)用閉環(huán)矢量法建立約束方程,求解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆解,然后通過(guò)虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,再用數(shù)學(xué)模型與仿真結(jié)果綜合分析人力驅(qū)動(dòng)甘蔗裝載機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
　　(4)對(duì)所設(shè)計(jì)的具有變胞功能的人力驅(qū)動(dòng)甘蔗裝載機(jī)建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,運(yùn)用Huston低序體陣列與齊次變換矩陣結(jié)合的方法進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)求解,針對(duì)具有變胞功能的可控機(jī)構(gòu)的特性,以及