机构类型综合自动求解分析及知识库系统的建立-机械工程学报.PDF

第38 卷 增 刊 机 械 工 程 学 报 Vol.3 8 S u p p 2002 年 12 月 CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Dec. 2 0 0 2 机构类型综合自动求解分析及知识库系统的建立* 张德珍 马雅丽 王德伦 (大连理工大学机械工程学院 大连 116024) 摘要 提出了一种可计算求解的机构类型综合方法并构建了求解过程中所采用的知识库系统 首先定义了实现运 动变换的基本机构元素 集合 其次 应用运动变换矩阵 对类型综合过程进行了描述 建立了知识库系统管理 基本机构信息及可行解信息 基于建立的数学模型及知识库系统 提出了自动化求解过程的算法 最后 通过一 个设计实例验证了该算法的可行性及有效性 关键词 类型综合 运动变换矩阵 CAD 中图分类号 TH122 机构类型综合 必须提取各基本机构的运动与力的 * 0 前言 变换及传递特征并分类 构成可操作机构集合 机器中的运动变换及传递方式相对机架而言 机构类型综合是概念设计的基础 是寻求机械 一般可分为相对机架的转动(R) 移动(T)或转动与 产品方案解的有效途径 机构类型综合基于不同理 移动的合成(螺旋运动 H) 机器中包含多种形式的 [1] 机构 文中所指的机构 从运动变换及传递功能角 论 求解方法各异 形态学矩阵方法 将系统各功 能元对应的解进行合理组合 获得多个系统原理解 度讲 并不局限于由刚体组成 还可以由气体 液 [7] [2] 体和挠性体等参与 称这种意义上的机构为广义 基于图论方法 在给定初始构形后 利用图表示并 建立关联矩阵求解 人工智能及专家系统技 术 机构 并把单个单自由度广义机构可以实现单输入 [3~5]依据数据库中的知识及推理规则 对功能要求进 与单输出运动变换 称为基本机构 归纳有50 余种 行推理求解 随着计算机技术的发展 类型综合问 按照输入输出端运动类型的不同 机器或机构 题的计算机自动求解方法逐渐成为研究热点 Kota 的运动类型变换方式可以表示为 输出运动类型 [6] 输入运动类型 如由转动输入变换为移动输出记为 的矩阵分解方法 能较好地在计算机上实现自动 求解 但诸多变换规则与运算准则缺少内在联系 TR 由于输入输出端各有三种运动类型 所以共 数学描述尚待完善 有 9 种变换方式 其余的 8 种变换方式为 RR 在Kota 的矩阵量化表示方法基础上 利用矩阵 RH RT TT TH HT HR HH(一 性质 从提出的运动类型变换矩阵 运动方向变换 般较少应用 不考虑) 对常用基本机构 按运动类 矩阵 运动传递函数及三者之间的关系着手 推导 型变换方式分类 可以获得输入端运动类型为 i 输 出端运动类型为j 的8 个子集 S1 S1 S1 获得了统一的数学模型来描述串联机械系统的类型 RR TR RT