基于机构输出谐波特征参数进行空间连杆机构尺度综合的研究

空间连杆机构是一种应用非常广泛的机构，但目前仍缺乏一种适用于各种类型空间连杆机构尺度综合的理论和方法。本课题拟借助傅里叶级数理论这一数学工具，建立空间连杆机构输出连杆曲线和函数的数学描述。在频域内对不同类型空间连杆机构输出连杆曲线和函数的谐波特征参数进行分析，找到机构尺寸型与连杆输出曲线和输出函数谐波成分之间的共性规律，建立相应空间机构连杆曲线和输出函数的数值图谱。根据谐波特征参数与相应机构输出谐波参数的差异，推导计算连杆机构实际尺寸、连杆上点的位置和安装尺寸参数理论计算公式。利用建立的数值图谱和推导的理论公式实现空间机构的尺度综合。在此基础上，建立由平面机构到空间机构在形式上和内容上统一的连杆机构尺度综合理论，并开发出连杆机构尺度综合的专家系统。为连杆机构设计提供一个有效的综合理论和一套简便、高效的设计工具。

机构尺度综合是机构研究中的一个重要内容，它是机器创新设计及现有机器改进设计的一个重要手段。对于空间连杆机构来说，由于机构的运动十分复杂，不宜想象构思，使得机构的尺度综合与平面机构相比变得更加困难。设计时很难用直观的试凑法进行设计，而传统的几何作图法又仅能解决简单的设计问题。现行的机构尺度综合理论以精确点法最为普遍。虽然已有的综合方法和理论可以指导工程设计，但一个设计问题一套设计方法的情况仍较为普遍，并且很难适应复杂的工程设计要求。这严重的制约了空间连杆机构的推广和应用。因此建立一个形式统一、使用简单的空间连杆机构尺度综合方法，有着重要的理论意义和实用价值。.众所周知，空间连杆机构的输出要求通常为周期函数，周期函数在频域内可以用不同周期的谐波成份来合成，也就是说，通过分析我们可以得到输出要求的谐波成分，根据机构输出的谐波成分进行空间机构的尺度综合就是本项目的主要思路。.为此课题中首先利用傅里叶级数给出了空间连杆曲线的描述,进而通过分析得到这些谐波成分与机构的位置信息，主要是与轨迹的形状信息、速度信息、加速度信息之间的关系，进而得到了这些谐波成分与机构尺寸型、装配尺寸、以及机构输入及初始条件的关系式，利用这些规律和关系，把与尺寸型有关的谐波成分经过预处理得到的特征参数组成数值图谱，利用谐波成分与装配尺寸的定量关系最终实现了空间连杆机构轨迹、导向和函数综合，并给出了实际的应用实例。同时项目中也对机构的类型综合和创新设计方法进行了研究，给出了包含单复铰运动链的创新设计软件和实例。丰富了连杆机构的设计理论体系。