廣義機(jī)構(gòu)拓?fù)浼皠恿W(xué)分析.pdf

1、機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展的日新月異，伴隨著越來越多新機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)，許多新機(jī)構(gòu)中都出現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的因素，再應(yīng)用傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)學(xué)的研究方法已經(jīng)不能全面準(zhǔn)確的研究這些新機(jī)構(gòu)，因此有必要用新概念和新方法來研究這些新機(jī)構(gòu)。李學(xué)榮、鄒慧君等提出了用廣義機(jī)構(gòu)的理論體系來研究現(xiàn)代機(jī)構(gòu)，本文在此基礎(chǔ)上從以下幾個方面展開了研究，取得了相應(yīng)的結(jié)果：
　　1.研究了廣義機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)組成要素分別是拓?fù)湟?、幾何要素和物理要素；討論了廣義機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與其組成單元結(jié)構(gòu)的關(guān)系

2、；著重研究了廣義機(jī)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)組成要素中最為重要的拓?fù)湟?，特別是針對空間可展開機(jī)構(gòu)，研究了這些廣義機(jī)構(gòu)構(gòu)件的組成，并定義了廣義構(gòu)件的概念，分析了廣義構(gòu)件在機(jī)構(gòu)中的功能；研究了廣義機(jī)構(gòu)的兩種描述和表示方法，即廣義機(jī)構(gòu)的賦權(quán)拓?fù)鋱D表示法和矩陣表示法，用賦權(quán)拓?fù)鋱D表示廣義機(jī)構(gòu)可以較為全面而簡潔的地表示廣義機(jī)構(gòu)的拓?fù)湟?；根?jù)賦權(quán)拓?fù)鋱D可以方便的得到對應(yīng)的廣義機(jī)構(gòu)的矩陣表示，包括關(guān)聯(lián)矩陣和鄰接矩陣；研究了廣義機(jī)構(gòu)的廣義自由度，即運(yùn)動傳遞自由度和

3、力傳遞自由度的概念，運(yùn)動傳遞自由度描述了廣義機(jī)構(gòu)中原動件和從動件之間的速度傳遞關(guān)系，力傳遞自由度則描述了原動件和從動件之間的力傳遞關(guān)系，用以描述和評價廣義機(jī)構(gòu)的動力學(xué)性能，最后給出了廣義自由度的計(jì)算方法。
　　2.研究了基于旋量理論的拉格朗日法的廣義機(jī)構(gòu)動力學(xué)問題。概述了旋量理論的基本原理，即Chasles定理和Poinsot定理；重點(diǎn)研究了包含閉鏈的廣義機(jī)構(gòu)的動力學(xué)問題，包括含有閉鏈的廣義機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方程，其實(shí)質(zhì)是將含有閉鏈的廣義

4、機(jī)構(gòu)分為有共同機(jī)架和末端構(gòu)件的多個分支運(yùn)動鏈，再分別得到各分支運(yùn)動鏈的結(jié)構(gòu)方程使其相等，研究了剛性構(gòu)件、柔性構(gòu)件、彈簧和繩索的動能和勢能基于旋量理論的描述和表達(dá)，由此得到各分支運(yùn)動鏈的動力學(xué)方程，將廣義機(jī)構(gòu)在某些構(gòu)件處截?cái)嘈纬砷_鏈樹形系統(tǒng)，以便運(yùn)用現(xiàn)有的分支運(yùn)動鏈動力學(xué)分析方法，再根據(jù)閉鏈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方程得到形成閉鏈廣義機(jī)構(gòu)的乘子，這一方法極大的簡化了含有閉鏈的廣義機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析問題；以ETS-VIII可展開天線中的廣義機(jī)構(gòu)為對象，建立

5、了該廣義機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型并求解。
　　3.以 ETS-VIII可展開天線中的廣義機(jī)構(gòu)為對象研究了廣義機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。分析了影響該廣義機(jī)構(gòu)性能的主要結(jié)構(gòu)因素，選作該機(jī)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量；基于廣義自由度的概念，選取力傳遞自由度的統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)字特征均值和標(biāo)準(zhǔn)差的加權(quán)和表示該廣義機(jī)構(gòu)在展開過程中的動力學(xué)性能；根據(jù)該廣義機(jī)構(gòu)中各個構(gòu)件的幾何關(guān)系和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，給出優(yōu)化的約束條件；由設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件建立該廣義機(jī)構(gòu)的優(yōu)化模型，并采用多島