多自由度可控机构式新型机械设计方法研究

现有的机械式工程机械产品，如传统单自由度机械式挖掘机，具有坚固耐用的优点，但输出不够灵活；液压式挖掘机可实现柔性化的输出，但又存在液压系统零部件加工装配要求高、寿命不长、漏油等缺陷。这是工程机械领域一个长期未能取得突破的棘手难题。多自由度可控机构因其具有输出柔性化、刚度髙、惯量低、承载能力强、动力学性能好等特点，得到了广泛的关注。但有关研究成果还不够系统，特别是可供工程实际应用的机构构型依然很少。针对这些问题，本章首先以广泛应用的液压挖掘机和装载机各自工作原理为依据和出发点，运用工作机理的行为表达方法，将工作机理转化为工艺动作过程，进而结合可控机构、变胞机构以及并联机构等相关研究成果，综合运用基于螺旋理论的约束综合法和构型演化法等机构创新设计理论和方法，在功能分析的基础上完成了挖掘机、装载机执行机构的概念设计，获得了一批新型多自由度可控机构式挖掘机、装载机，以及具有变胞功能的可控机构式装载机等构型，为这类机构的应用提供了一定的参考。