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随着科学技术的飞速发展和人类社会的不断进步,人们对现代机构的性能提出了越来越高的要求,尤其是要求机构能具有良好的柔性。混合驱动机构是一种具有良好柔性输出的新型机构,同时采用实时不可控电机(主电机)和实时可控电机(辅助电机)作为其动力源,两种类型的输入运动通过一个多自由度闭环机构合成后产生所需要的输出运动。它是现代机构学理论、传感器技术、微电子学、现代控制理论、计算机和信息科学以及人工智能等多学科交叉融合的产物,是现代机构学发展的重要方向之一。本文在传统机构学理论、现代动力学分析理论、现代控制理论、现代优化理论、统计分析和先进复合材料力学的基础上,以混合驱动五杆机构系统为例,对混合驱动连杆机构系统进行了系统研究。研究成果适用于其它类型混合驱动连杆机构系统。 混合驱动连杆机构系统是一种多自由度、多构件的复杂机构,本文首次采用键合图法对混合驱动五杆机构进行了动力学分析。键合图法以简明的图形方式揭示了机构运动学及动力学特性,可使人们直观地理解组成机构不同类型的元件对机构动态性能的作用,提高了对机构内涵理解的洞察力。机构动力学方程具有规则化的特点,便于计算机自动生成,无需进行机构加速度分析。仿真结果表明,与传统的动力学分析方法相比,大大地提高了动力学分析的效率和可靠性。 混合驱动连杆机构系统是一种高度非线性、强耦合的柔性可控机构,只有从系统的观点出发,才能揭示其自身的真实规律。本文首次提出了基于功率键合图和功率拓扑键图建立混合驱动五杆机构系统全局耦合动力学模型,用统一的方式处理多能域并存的混合驱动系统,以图形方式直观地揭示机构系统不同能域子系统间的相互作用关系,以及各杆件间的运动约束关系、作用力(力矩)间的相互作用关系。仿真结果表明所建立的系统全局动力学模型是正确有效的。与孤立研究各子系统相比,全局耦合动力学模型能更真实地描述系统动力学特性及各子系统之间的耦合带来的影响。 将现代混沌优化算法与MATLAB6.5程序语言的优化工具箱有机地结合,提出了机构非线性优化设计问题的混合优化算法,具有较好的全局搜索能力。在运动学和动力学分析的基础上,基于复合优化算法对混合驱动五杆机构的结构参数进行了运动学、动力学和多目标优化设计。优化结果表明,以运动学、动力学、机构构件尺度敏感性等为目标函数的多目标优化设计,可以使机构获得更佳的综