平面机构轨迹综合及其计算机辅助创新设计方法研究

论文题目: 平面机构轨迹综合及其计算机辅助创新设计方法研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 刘勇

导师: 肖人彬

关键词: 平面机构,轨迹综合,运动方案设计,创新设计

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 当今信息时代,科学技术飞速发展,传统学科正在信息技术带动下焕发新的活力,各学科之间不断相互补充、交叉、渗透,从而使其理论研究范围和应用领域得到不断拓展。传统机械学在其研究对象、内容、理论与方法等方面也正经历着深刻变革,以使自身提高到与信息产业革命及其他学科发展相适应的层次,其中机械创新设计方法就是一个非常活跃的研究领域。本文借鉴国内外相关研究成果,以平面机构轨迹综合与创新设计理论为重点研究对象,将新型计算智能方法与创新设计理论引入其中,为平面机构轨迹综合与创新设计理论提供了一种新的研究途径。将人工免疫算法用于平面机构的直接和间接近似综合,对目前基于定量描述轨迹特征的机构轨迹综合方法进行了改进。在直接综合方法中采用了免疫网络多峰优化算法以解决优化算法普遍存在的解的相似性问题,该方法不仅具有良好的全局收敛性和鲁棒性,而且可以同时求得多个候选解; 在间接综合方法中则利用免疫计算方法在模式识别方面的优良特性,采用不同免疫计算方法模型对轨迹曲线进行聚类、分类和检索,提出了一种新的基于免疫计算的间接综合方法。借鉴颜氏机构创新设计方法学的创新策略,并将机构轨迹综合方法应用于机构创新设计,提出了基于轨迹特征的平面机构创新设计方法。随后对其重要支撑技术机构同构判定方法和机构运动链草图的自动绘制方法进行了研究:对机构同构判定问题,首先将其转化为可降次的旅行商问题,然后采用蚂蚁算法和免疫计算方法进行了求解; 机构运动链草图的自动绘制本质上可视为运动链图的基本回路的排列问题,通过引入图论方法对其基本回路进行生成与排序,提出了一种基于回路配置的机构运动链草图自动绘制方法。此外,本文还对基于定性描述轨迹特征的机械运动方案设计方法进行了研究,提出了机械运动方案设计的多粒度共进化功能推理方法,该方法采用分类功能来描述机构单元及机械系统的运动特征信息,将机构单元和机械系统都看成运动功能变换函数,通过多粒度功能推理来生成机械运动变换单元的串联组合方案。基于上述理论方法研究成果,研制了计算机辅助机构轨迹创新设计原型系统,并通过织布机开口机构设计实例验证了其可行性和有效性。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 机械产品创新设计方法研究进展

1．3 机构轨迹生成理论概述

1．4 本文的主要研究内容与体系结构

2 机构轨迹生成理论研究进展

2．1 机构轨迹分析理论研究进展

2．2 机构轨迹综合理论研究进展

2．3 本论文的研究思路

2．4 小结

3 基于免疫计算的机构轨迹间接综合方法

3．1 引言

3．2 用于分类、聚类和匹配的免疫计算方法与模型

3．3 基于免疫计算的机构轨迹综合方法

3．4 实例与分析

3．5 小结

4 基于人工免疫网络多峰优化算法的机构轨迹直接综合方法

4．1 引言

4．2 人工免疫网络多峰优化算法简介

4．3 人工免疫网络多峰优化算法在机构轨迹直接综合中的应用

4．4 实例与分析

4．5 小结

5 基于多粒度共进化推理的机械运动方案设计方法

5．1 引言

5．2 面向机械运动方案创新设计的多粒度共进化功能推理模型

5．3 面向机械运动方案设计的多粒度共进化功能推理算法

5．4 算法特性分析

5．5 应用实例

5．6 小结

6 基于轨迹综合的机构创新设计方法

6．1 引言

6．2 颜氏机构创新设计方法研究

6．3 基于轨迹特征的机构创新设计模型

6．4 基于进化方法的机构同构判定

6．5 基于回路配置的机构运动链图自动绘制方法

6．6 小结

7 计算机辅助机构轨迹创新设计原型系统

7．1 系统简介

7．2 间接轨迹综合模块

7．3 直接轨迹综合模块

7．4 基于定性轨迹要求的机械运动方案设计模块

7．5 创新设计工具模块

7．6 实例研究

7．7 小结

8 全文总结与展望

8．1 全文总结

8．2 展望

致谢

参考文献

附录攻读博士学位期间发表论文目录

发布时间: 2006-04-05

参考文献

[1].直线轨迹导引机构综合方法研究[D]. 王忠.西南石油大学2006

平面机构轨迹综合及其计算机辅助创新设计方法研究

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