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随着现代工业发展程度的增长,工程上要求考虑材料的性质等因素,仅仅应用刚性元素对机构进行研究已经不能满足时代的需求。因此将柔性构件、弹簧、绳索等广义构件和预紧转动副、柔性铰链等广义运动副引入到传统机构中,形成广义机构。并主要对广义机构的拓扑表示、自由度分析、瞬时机构辨别以及构型综合等几方面进行研究。本文主要工作总结如下: (1)研究了广义机构的自由度分析问题以及瞬时广义机构的辨别方法。由于广义机构中引入了柔性构件、绳索、弹簧等广义构件和预紧副、柔性铰链等广义运动副,因此先定义了广义机构中各元素的机构简图表示法,然后应用拓扑图和加权邻接矩阵对整个广义机构进行描述。以螺旋为理论基础,对广义机构的自由度问题进行了研究。并在考虑公共约束、冗余约束和局部自由度这些因素的影响下,建立了广义机构的最小自由度和最大自由度计算公式。得出广义机构的自由度不是唯一值,而是位于最小自由度和最大自由度区间内的一个整数值的结论,其与机构的构成、元素的材料、拓扑因素以及所施加的外力情况有关。并依据自由度计算提出了辨别瞬时广义机构的方法。 (2)研究了针对广义机构进行构型综合的方法。首先,对由广义元素构成的运动支链进行旋量描述;然后通过螺旋运算得到输出构件的运动螺旋;进而建立广义机构的运动学特性分析方法。其次,对运动学特性分析逆向展开,并结合广义构件和广义运动副的螺旋描述及其特性,生成满足运动要求的支链,进而对支链进行排列组合,得到所有满足运动条件的广义机构构型,将其称为广义机构的逆运动构型综合方法。 (3)研制了针对广义机构构型综合的软件。利用广义机构逆运动构型综合方法,根据指定的运动要求以及所选择的广义元素的类型生成符合条件的运动支链,然后根据选择的支链数量和组合方式生成所有满足运动条件的广义机构构型。应用MATLAB的GUI模块建立参数化图形界面,生成符合运动条件的广义机构构型,为用户使用提供了便利。