發(fā)布時(shí)間：2020-06-04 21:26

【摘要】： 目前解決空間機(jī)構(gòu)分析與綜合問題的解析法有方向余弦矩陣法、矢量旋轉(zhuǎn)法以及本研究所用的類復(fù)向量原理等方法。方向余弦矩陣法分析空間連桿機(jī)構(gòu)問題時(shí)需要建立N個(gè)(機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的數(shù)量)坐標(biāo)系，，至少需要N次坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)和變換，計(jì)算過程較為繁瑣；矢量旋轉(zhuǎn)法是運(yùn)用矢量的旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行坐標(biāo)變換，對(duì)于一般的初學(xué)者來說需要重新學(xué)習(xí)矢量概念和建立矢量坐標(biāo)系，而且由于坐標(biāo)系的選擇不同需要重新計(jì)算單位矢量，缺乏通用性，計(jì)算量偏大；類復(fù)向量原理的提出，完善了空間連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與綜合的應(yīng)用研究，初步探索出一條解決空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與綜合問題的捷徑。 一、空間連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析問題的類復(fù)向量原理 類復(fù)向量原理實(shí)質(zhì)是利用類復(fù)向量的自身旋轉(zhuǎn)代替空間直角坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)，這使得絕大多數(shù)運(yùn)動(dòng)分析問題可以用絕對(duì)歐拉角解決，而對(duì)于更為復(fù)雜的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析問題也可以借助動(dòng)坐標(biāo)系和相對(duì)歐拉角解決，減少了坐標(biāo)變換次數(shù)和被變換的向量。通過運(yùn)用方向余弦矩陣法、矢量旋轉(zhuǎn)法和類復(fù)向量原理對(duì)同一空間連桿機(jī)構(gòu)(RSSR四桿機(jī)構(gòu))的具體位置分析過程的比較分析，論證了運(yùn)用類復(fù)向量原理不但完全可以解決空間連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析問題，而且還簡(jiǎn)化了計(jì)算過程。 二、空間剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合問題的類復(fù)向量原理 當(dāng)動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)定坐標(biāo)系進(jìn)行歐拉旋轉(zhuǎn)，即先繞Z軸逆時(shí)針進(jìn)動(dòng)α角后，再繞X_m軸逆時(shí)針章動(dòng)γ角，最后繞Z_m軸逆時(shí)針自轉(zhuǎn)β角，推導(dǎo)出剛體繞坐標(biāo)軸的歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣：繞任意軸的類復(fù)向量旋轉(zhuǎn)矩陣： 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 類復(fù)向量原理在空間機(jī)構(gòu)分析與綜合中的應(yīng)用研究 一les..I..eeee|l習(xí) 口勸少口 .，，C !一﨑‘ 月乃們占. 江C C‘、、少 一一.泊夢(mèng) eos之夕(一eos滬)+eos eos萬cos口sins(l一eos +sin r sin 8 sin滬 sin廠eos 8 sino(l一eos 一“05廠sin 0 sin滬 eos廠eos 8 sins(l一eoss) sin萬eos 8 sin 8(l一 卜，。 一S!n 滬)eos 2 sin 0 sin必 ，r sin’0(l一eos護(hù)) +eos萬sins COS 2 Sm 2 Sln 5 in滬 ，0(- + 滬)eos eos 8 sin必 r sin’0(l一eos滬) +eos 8 sin滬 sin’了sin’0(l一eos 其中e一a+p。 而且還推導(dǎo)出螺旋運(yùn)動(dòng)參數(shù)的類復(fù)向量算法，完成了運(yùn)用類復(fù)向量原理綜合 空間剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)問題，填補(bǔ)了運(yùn)用類復(fù)向量原理綜合空間連桿機(jī)構(gòu)的空白。 三、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)空間剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合的類復(fù)向量原理 首次運(yùn)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了類復(fù)向量原理綜合空間連桿機(jī)構(gòu)的算法，其中運(yùn)用世 界上公認(rèn)的最先進(jìn)科學(xué)計(jì)算工具M(jìn)a t 1 ab(調(diào)用其中Ma t r 1 xvB作為vB的COM函數(shù) 引用)以及采用普遍為程序員所接受的編程語言Visual Basie(即“VB+Matlab” 模式)來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)算法和界面。 1.計(jì)算機(jī)算法模塊 整個(gè)程序共分五個(gè)模塊:(1)直角坐標(biāo)系數(shù)值轉(zhuǎn)換;(2)數(shù)值位移矩陣D的 求解;(3)螺旋角及歐拉角的求解; 據(jù)。 設(shè)計(jì)流程如圖1所示。 模塊五模塊一 (4)線位移及P1坐標(biāo)的求解;(5)刷新數(shù) 模塊二 模塊三 模塊四 輸 入 給 定 的 參 數(shù) 閃 p .亡口 .悶 計(jì)e求 暴強(qiáng)解 旋白線 這性 移一 矩力 陣程 口組 角計(jì) 旦算 薈螺 旋 角 右 及 歐 拉 計(jì) 算 線 位 移 及 勺 坐 標(biāo) 圖1程序流程圖 F 19.1 Flow ehart ofProgram 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 類復(fù)向量原理在空間機(jī)構(gòu)分析與綜合中的應(yīng)用研究 2.關(guān)于VB中幾個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)的實(shí)現(xiàn) VB函數(shù)庫中并不包含本文所需的反正弦以及反余弦的函數(shù)式，所以本研究 給出了A rcs in(x)以及ArcCoS(x)的函數(shù)表達(dá)式及程序的具體實(shí)現(xiàn)過程，初步解 決了在用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)類復(fù)向量原理綜合空間連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用研究中，出現(xiàn)的計(jì)算 螺旋角甲和螺旋軸的歐拉角時(shí)VB函數(shù)庫缺少反余弦和反正弦函數(shù)式的問題。反 正弦與反余弦的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下: aresi。二一。rc心(二/、仁丁) aree。，:一尸，22一。resi。;一尸，22一。rc心(二/沂耳牙) 3.矩陣運(yùn)算的實(shí)現(xiàn) 科學(xué)計(jì)算軟件Ma t 1 ab具有強(qiáng)大的計(jì)算和繪圖功能、大量穩(wěn)定可靠的算法庫、 簡(jiǎn)潔高效的編程特點(diǎn)，所以求解線性方程組具有無可比擬的優(yōu)越性，類復(fù)向量綜 合機(jī)構(gòu)程序即調(diào)用Mat 1 ab中的mmt:1 xvB.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫實(shí)現(xiàn)矩陣運(yùn)算和方程組 求解。 通過綜合同一剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的手工計(jì)算和計(jì)算機(jī)計(jì)算實(shí)例得出:應(yīng)用計(jì)算機(jī) 技術(shù)可以大大提高運(yùn)用類復(fù)向量原理綜合空間機(jī)構(gòu)問題的速度和精度，手工計(jì)算 需要幾十分鐘甚至幾個(gè)小時(shí)的任務(wù)現(xiàn)在只需要不到5秒鐘就可以完成，而且計(jì)算 機(jī)計(jì)算精度更高(精度范圍在一1.79769313486232e308 1.79769313486232e308)，使得計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)類復(fù)向量原理在空間連桿機(jī)構(gòu)綜合這 類問題上更為簡(jiǎn)便。
【圖文】：

Fig.6一4TheeomPutationresultsfromthefirstPositiongiventotheseeondonegiven圖6一5給定點(diǎn)中第一、三位置的計(jì)算結(jié)果Fig.6一5TheeomPutationresultsfromthefirstPositiongiventothethirdonegiven36

;;;黔洋冬燈撰粱{淺獲瑟)理〕蘿攀粼攤溉〕粼緣緣祥濡盛爪_二毛只拼拼篡篡:戴;;;毓蘸;美馨馨鬢薪哪哪二二竺一理、瓣測(cè)測(cè)320·328.娜蒙蒙拼拼拼娜汽萬該洲攀攀圖6一4給定點(diǎn)中第一、二位置的計(jì)算結(jié)果Fig.6一4TheeomPutationresultsfromthefirstPositiongiventotheseeondonegiven圖6一5給定點(diǎn)中第一、三位置的計(jì)算結(jié)果Fig.6一5TheeomPutationresultsfromthefirstPositiongiventothethirdonegiven36
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號(hào)】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

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1 侯季理,田耘,王景利,王明泉,劉慶福;空間機(jī)構(gòu)綜合的類復(fù)向量原理[J];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1998年02期

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3 趙國(guó)文,吳麗娟;機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的類復(fù)向量算法[J];機(jī)器人;1992年03期

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9 袁震;空間五桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析[J];力學(xué)與實(shí)踐;1995年01期

10 侯季理,趙國(guó)文;空間剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合的類復(fù)向量原理[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);1997年02期

本文編號(hào)：2697000