基于拓扑维度的机构自由度分析与选型设计

在分析机构图论现状的前提下,对机构中常用运动副、机构运动基本单元的移动基和转动基的空间活动能力进行描述定义,基于机构由构件通过关节连接而成的事实,提出一种新的构件关系拓扑图论描述方法。该描述方法以构件框、约束构件框、构件关系线、约束构件关系线、相邻构件空间相对活动能力关系为要素,对串联机构、并联机构、混联机构进行新的图论描述。基于支链空间活动能力的描述方法和运算方法,给出了一般串联、并联、混联机构的空间运动能力、自由度的求解方法。给出了基于机构目标运动能力和工作空间等级、精度等级、承载能力等级为条件的逆向设计方法,针对12种目标任务分类,对应给出了判别依据和共计324种推荐机构类型的结论 。