文献综述

1.机构学概述

1.1机构学

机构学又称机构与机器科学，是通过运动学、力学和数学研究机械中有关机构的结构、运动和受力等共性问题的一门学科[1-4]。机构学主要任务是揭示自然和人造机械的机构组成原理，研究基于特定功能或性能的机构分析与设计理论[5-7]，为现代机械与机器人的设计、创新发明提供系统的基础理论和有效的方法[8-9]。

”型”(构型)、”性”(性能)和”度”(尺度)是区分自然界万物的三大基本标准，它们也是机构学研究的三大永恒主题，机构的基础理论研究也充分体现在这三个方面[9-10]。

1.2机构结构理论

在机构结构理论方面,主要是机构的类型综合、杆数综合和机构自由度的介绍。利用拆副、拆杆、甚至拆运动链的方法将复杂杆组化为简单杆组,以简化机构的运动分析和力分析[11];利用图论原理,把机构转化为矩阵符号标志,利用计算机识别方法,进行机构分类与选型;利用机构结构的键图方法,确定机构自由度和冗余度。研究满足拓扑结构要求的机构结构类型综合,如以单开链为基本单元的结构类型综合法[12]、以回路为单元的结构类型综合法[13]等,利用拓扑图及其矩阵表示,这两种结构类型综合法皆可由计算机自动生成。

1.3常用机构的运动分析与综合

在机构运动分析方面,主要大力开展了计算机辅助分析方法的研究,并已研制了一些便于应用的通用程序和软件包,有的软件包已达到十分完备的程度;对于高级别的机构,可采用型转换法或选用不同构件为机架以降低机构级别的方法进行,也可采用分解合成的分析方法;对空间机构的分析,多采用按杆组分析的方法。在连杆机构方面,提出了多精确点的四杆机构的综合方法;解析法与优化法相结合的机构尺度综合法;机构尺度类型及共性能关系的图谱法]等。提示了空间连杆机构所存在的一种新的几何关系,导出了空间7R机构方程式的完美形式(16次方程[14])。空间连杆机构的研究已从单环机构逐步扩展到多环机构。在凸轮机构方面,十分重视对高速凸轮机构的研究。对于凸轮机构推杆运动规律的开发,选择和组合以及凸轮机构尺度参数的优化设计作了较多的工作,并取得了不少研究成果[15]。摆动从动件圆柱凸轮机构凸轮曲面设计方法的研究也有不少进展。

1.4组合机构