论文摘要：基于多构态机构耦合特征分析的变胞机构优化方法研究

变胞机构（Metamorphic mechanism）是一类可根据不同的环境特点和功能需求，发生构型的序列变化，从而提供不同自由度/构件数的机构。经过多年的深入研究和发展，变胞机构理论已成为国内外机构学研究的热点和难点问题。 由于变胞机构具有多组构态的复杂耦合关系，使得其优化设计问题与传统机构存在较大差别，直接应用传统的机构学理论解决变胞机构的设计问题比较困难，往往达不到整体机构的最优特性。本文针对变胞机构尺度优化问题开展研究，分析其多构态优化模型的耦合关系和特性，提出了一种基于多学科优化原理的变胞机构优化方法。 首先，介绍了一种平面变胞机构，并设计了一种空间并联变胞机构。两种变胞机构具有多个构态，可通过改变构件数目和联接关系分别实现机构拓扑结构变化，达到改变运动输出的目的。在对两机构进行运动学分析的基础上，分别建立了机构各构态优化模型。详细分析了各构态机构优化模型之间的差异和共同点，对优化模型组成元素根据各自的作用域进行了划分，获得了变胞机构优化模型的耦合关系。进一步提出了适合于变胞机构的优化方法。该方法基于多学科优化思想，提出了建立系统层优化模型和构态层优化模型及整体框架的方法和具体的优化步骤。最后，应用多学科优化软件Isight分别对设计的两种变胞机构实例进行了优化求解。优化结果表明所提出的方法可以有效解决变胞机构各构态之间的复杂耦合问题。

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