1、平面閉鏈機構是現(xiàn)代機械產品中應用最為廣泛的基本結構形，該機構是以“平面約束結構”為基礎來保證其能夠實現(xiàn)平面運動，這種人為的強制平面約束，使平面機械系統(tǒng)成為超靜定的過約束結構。實際上，由于機械的工作受到各種因素(尤其是形位誤差)的影響，造成了對平面約束的干擾，使其具有不確定性，因而導致理論上不影響機械順暢運動的過約束形成障礙，并對機械的工作性能造成一系列有害影響。尋求新的、性能良好的、具有自調與自適應性的新型連桿機構，并在新的應用中不斷完

2、善與創(chuàng)新，使其能夠高效率、高穩(wěn)定地可靠工作并具有較低的生產成本，以滿足現(xiàn)代科學技術發(fā)展和市場競爭的需要，乃是當前機構學所共同關注的問題。這些問題的解決有著重要的理論意義和工程應用價值。 本文以工程實際中廣泛使用的平面六桿機構為研究對象，以高效、高可靠性、高穩(wěn)定性及低成本為主要目標，對多回路機構中的平面約束不確定性的傳遞與影響度，自調機理與自調結構的合理配置；機械的自適應性機理與實現(xiàn)原則，自適應機構中力的靜定與超靜定分析與功能結構

3、設計準則；外部自適應與內部誤差的自調結構的工程化設計等方面進行了分析與研究。論文的主要研究內容及創(chuàng)新點有以下幾部分： (1)以平面閉鏈Watt型6桿機構為研究對象，首次對多回路平面閉鏈機構無過約束結構能夠實現(xiàn)自調的機理與自調特性進行了詳細分析研究，得到了機構能夠實現(xiàn)自調的運動副軸線允許誤差角以及自調結構的最適宜的運動副配置方式。本文對機構自調特性分析的結果表明，具有空間運動副結構的平面閉鏈Watt型6桿機構，由于其具有自調性，機

4、構對角度誤差的敏感度減小。在進行自調機構結構設計時，要發(fā)揮良好的自調作用，Ⅲ、Ⅳ級副，在串聯(lián)型式的多回路機構中一般應配置在二元素桿上；在并聯(lián)型式的多回路機構中要使多元素桿具有自調構件的作用時，該構件上的Ⅲ級副至少應有兩個，而且Ⅳ(或Ⅴ)級副不能多于1。為了簡化結構及保持機構的平面運動性質，最好是使多副桿的所有運動副均為Ⅴ級副，而在其外接懸桿上選擇配置3個Ⅲ級副構成“平面自調結構組”。 (2)通過系統(tǒng)深入地進行運動副誤差對多回路平

5、面閉鏈連桿機構約束不確定性影響度的單因素定量分析方法及規(guī)律的研究，得到了機構中不同運動副誤差、不同運動副元素(銷和孔)誤差和不同平面內誤差對機構約束不確定性的影響度，從而為自調機構的結構設計及其精度設計提供了理論依據(jù)。同時，這些結論也為今后進一步綜合考慮運動副誤差研究約束不確定性影響在過約束機構系統(tǒng)中的傳遞與耦合提供了數(shù)學基礎。本文的分析結果表明，在多回路機構中除整轉副外，公共副軸線的形位誤差的影響是較顯著的，應特別注意它們的自調設計及

6、精度控制。由于誤差的不可避免而導致平面機構的非平面約束，當要按平面約束封閉時所造成的連桿強制變形中既有扭轉變形又有彎曲變形，且這種強制變形是周期性的，因而必然會引起系統(tǒng)的彈性振動及運動副反力的周期性變化。這進一步說明了采用自調結構的必要性。 (3)通過對自適應機構的結構學及運動學、動力學分析，發(fā)現(xiàn)這類機構均無一例外地具有變自由度、變結構的特征。而機械結構的實質就是“約束與自由度”結構，特別是其“約束”的性質和數(shù)量就決定了機構的運

7、動和工作特征。因而從廣義約束的觀點認為：機械就是在各種約束(包括內部、外部約束；定約束與可變約束；幾何約束與力約束；運動約束與動力約束等)的作用下工作的。自適應機構正是基于其結構中的可調控約束(主要有力約束、運動約束與動力約束、力流及場約束及可變結構的幾何約束等)的可調控性而具有了自適應調整的智能性特征。因而，正確地應用、設計“約束”，為機械結構實現(xiàn)自適應調整提供了可能。而工作過程中力的靜、動態(tài)平衡規(guī)律，靜定甚至超靜定的結構理論，為實現(xiàn)

8、自適應機械可靠地工作提供了可能。正是依據(jù)這些基本特征和理論，本文提出了自適應結構可按內力封閉及變結構兩大類進行分類。 (4)深入分析了高爐折疊式堵渣機的工作過程及實現(xiàn)其階段功能要求的運動與結構特征，該機械應用了滾子—重錘所構成的力封閉的可施加與釋放及其大小、方向的可調控性，實現(xiàn)了該機構系統(tǒng)由四桿機構轉化為六桿機構以及四桿機構轉化為五桿機構，使其成為變結構、變自由度的具有自適應功能的機械系統(tǒng)。變結構自適應機構設計中的力約束方式的設

9、計，在采用重錘杠桿—高副系統(tǒng)時，應注意封閉力的大小、方向、變化值以及高副系統(tǒng)的接觸應力和重錘杠桿—高副系統(tǒng)的自振頻率等問題，以達到在沖擊下力封閉系統(tǒng)的振動盡可能小，同時不影響機構的運行平穩(wěn)性。 (5)通過對高爐堵渣機這一多回路變結構機構的過約束分析表明，應按不同階段所呈現(xiàn)的不同結構形式分別對機構進行過約束分析，才能準確分析出變結構機構在不同結構形態(tài)下的過約束數(shù)量、分布和類型。在變結構機構的自調設計時，一般選擇參與的構件與回路數(shù)量

10、最多的結構形態(tài)，且為常態(tài)機構形式的機構結構作為機構運動副配置方案的基礎進行。對于并聯(lián)回路，除每一回路需進行零過約束運動副配置外，還應作為整體進行零過約束運動副配置，最后使兩者配置解同時滿足，即為最終的運動副配置方案。 (6)針對重鋼1200m3高爐折疊式堵渣機在實際應用中出現(xiàn)的問題，通過對其運動學、動力學及自調、自適應結構進行了系統(tǒng)的優(yōu)化設計、仿真與工程實踐表明：①對于平面機構，在不影響其整體平面性能的前提下，適當引入空間運動副

11、可消除機構運動副的過約束，從而更好地保證機構的順暢運行與自調、自適應性能的實現(xiàn)。②對于工作環(huán)境惡劣且變化較大的冶金、礦山及工程機械中，采用自調與自適應結構有著更加突出的必要性與可行性。引入的空間運動副既可采用低副，也可采用高副。當機構采用了高副，則自調設計時應將含高副的機構結構形式作為機構運動副優(yōu)化配置方案的對象進行考慮。③機構對結構內部過約束的自調設計與機構對外部約束變化的自適應設計在自適應機械中可以相互補充與協(xié)調。 本文所做