基于运动学、刚度和动力学性能的并联机构有序递进三级优化设计及其应用

作     者：王一熙 沈惠平 陈谱 吴广磊 WANG Yixi;SHEN Huiping;CHEN Pu;WU Guanglei

作者机构：常州大学现代机构学研究中心常州213164 大连理工大学机械工程学院大连116024 

基　　金：国家自然科学基金(51975062) 

出 版 物：《中国机械工程》 (China Mechanical Engineering)

年 卷 期：2022年第33卷第13期

页      码：1560-1575,1621页

摘      要：提出一种基于运动学、刚度和动力学性能的并联机构有序递进三级优化策略,即分别应用遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)、差分进化算法(DE)三种智能算法,以工作空间性能和运动/力传递性能为目标的尺度参数优化方法,又在优化尺度参数基础上,以机构承载刚度和整体刚度为目标进行构件截面参数优化,再在优化尺度参数和截面参数基础上,以动力学灵巧度和能量传递效率为目标进行构件质量参数优化,从而使得机构的尺度、截面及质量参数达到最优。以一种零耦合度三平移一转动(SCARA)并联操作手为例,运用矢量法建立了并联操作手的运动学模型,通过工作空间性能和运动/力传递性能两个运动学指标,优化其尺度参数;运用虚拟弹簧法得到该并联操作手的刚度模型,通过对三维模型的参数识别得到其柔度矩阵,并分析了承载刚度、整体刚度两个刚度性能指标,优化了构件的截面参数;利用动力学普遍方程导出了该并联操作手的动力学模型,通过动力学灵巧度和能量传递效率两个动力学性能指标,优化了构件的质量参数。最终,该并联操作手的运动学、刚度和动力学综合性能达到最优,也得到了一些尺度、截面及质量参数的设计准则。

主 题 词：并联机构 优化设计 运动学 刚度 动力学 

学科分类：080503[080503] 08[工学] 080203[080203] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1004-132X.2022.13.007

馆 藏 号：203113531...