·114 北京科技大学学报 第36卷 表2三冗余传动系统的多学科设计优化结果对比 Table 2 Comparison between optimal result and initial data of triple-redundancy transmission system 方案 Z6 Z mo/mm m/mm m2/mm Z Za Z3/(10mm3)6/(104mm3) 初始方案22 17 1.5 1.25 1.25 17 17 44 112 9.0595 59.8815 优化方案21 18 1.0 1.25 1.00 19 22 28 88 5.9220 24.8751 Shanghai Jiao Tong University,2011 60 50 (张凯之·盾构机冗余驱动回转系统动态特性研究[学位论 文].上海：上海交通大学，2011) 40 22 [5]Xiong X Y.Key Technique Research on Redundant Actuation of the Heary Load Mechanisms [Dissertation].Tianjin:Hebei University of Technology,2007 (熊心元.重载设备冗余驱动关键技术研究[学位论文].天 10立 津：河北工业大学，2007) 20304050 [6]Bai Z J,Han X G,Chen W Y.Optimal design of parallel mecha- 60 系统级迭代次数 nisms with large tilting ability based on redundant actuation.I Bei- 图4公用变量及目标函数的优化进程 jing Univ Aeronaut Astronaut,2006,32 (7):856 Fig.4 Optimization process of the shared variables and the objective (白志富，韩先国，陈五一.基于冗余驱动的大姿态角并联机 function 构优化设计.北京航空大学学报，2006,32(7)：856) D] Corbel D,Gouttefarde M.Actuation redundancy as a way to im- 4结论 prove the acceleration capabilities of 3T and 3TIR pick-and-place parallel manipulators.J Mech Rob,2012,2(11)041002 (1)提出了三冗余传动系统总体方案，采用三 [8]Qing JX,LiJ F,Fang B.Drive optimization of Tricept parallel 组动力单元并行输入并互为备份，利用两级差动轮 mechanism with redundant actuation.J Mech Eng,2010,46(5): 系与定轴轮系组成复合轮系实现对输入运动和动力 8 的传动和耦合，并给出了系统的结构布局方案. (卿建喜，李剑锋，方斌.冗余驱动Tricept并联机构的驱动优 化.机械工程学报，2010,46(5)：8) (2)导出了为满足三路传动等效要求需实现的 9] Tao J G,Li W C.Liu R Q.Gear train parameters optimization of 配齿关系，并综合考虑结构设计要求、强度要求和动 switchable transmission mechanism for redundant drive.Mach Des 力学要求，建立了含两个子系统的三冗余传动系统 Mamw,2011(6):89 的多学科设计优化模型. (陶建国，李伟超，刘荣强.一种冗余驱动用切换传动机构的 (3)采用基于离散变量的多学科变量耦合优化 轮系参数优化.机械设计与制造，2011(6)：89) 方法进行优化求解，得到满足各方面性能要求的最 [10]Sobieszczanski-Sobieski J,Haftka R T.Multidisciplinary aero- space design optimization:survey of recent developments.Struct 优设计方案. 0ptim,1997,14(1):1 [1]Huang C.Development of Multi-objective Concurrent Subspace Op- 参考文献 timization and Visualization Methods for Multidiseiplinary Design [Ruzzeh B,Kovecses J.A penalty formulation for dynamics analysis [Dissertation].Buffalo:State University of New York,2003 of redundant mechanical systems//Proceedings of the ASME 2009 12]Charles D.Uncertainty Propagation in Multidisciplinary Design International Design Engineering Technical Conferences Comput- Optimization [Dissertation].Pennsylvania:The Pennsylvania ers and Information in Engineering Conference.San Diego,2009:1 State University,2002 Neugebauer R,Drossel W C.Ihlenfeldt S,et al.Machining with [13]Yu B Q,Weng H S,Li J,et al.Multidisciplinary variable cou- redundant kinematics//Proceedings of the ASME 2011 Internation- pling design optimization.J Unie Sci Technol Beijing,2007,29 al Design Engineering Technical Conferences Computers and In- (5):528 formation in Engineering Conference.Washington,2011:1 (俞必强，翁海珊，李疆，等.多学科变量耦合优化设计方 B]Saglia J A,Dai JS,Caldwell D G.Geometry and kinematic anal- 法.北京科技大学学报，2007,29(5)：528) ysis of a redundantly actuated parallel mechanism that eliminates 14]Yu BQ.Study on Multidisciplinary Design Optimization and ls singularities and improves dexterity.J Mech Des,2008,130 Application in the Design of MEMS [Dissertation].Beijing:Uni- (12):124501 versity of Science and Technology Beijing,2006 4]Zhang K Z.Study on Dynamic Characteristics of Redundantly Driv- (俞必强.多学科设计优化及在MEMS设计中应用的研究 en Rerolring System of Shield TBM [Dissertation].Shanghai: [学位论文].北京：北京科技大学，2006)北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 表 2 三冗余传动系统的多学科设计优化结果对比 Table 2 Comparison between optimal result and initial data of triple-redundancy transmission system 方案 Z6 Z7 m0 /mm m1 /mm m2 /mm Z1 Z2 Z4 Z5 f1 /( 104 mm3 ) f2 /( 104 mm3 ) 初始方案 22 17 1. 5 1. 25 1. 25 17 17 44 112 9. 0595 59. 8815 优化方案 21 18 1. 0 1. 25 1. 00 19 22 28 88 5. 9220 24. 8751 图 4 公用变量及目标函数的优化进程 Fig． 4 Optimization process of the shared variables and the objective function 4 结论 ( 1) 提出了三冗余传动系统总体方案，采用三 组动力单元并行输入并互为备份，利用两级差动轮 系与定轴轮系组成复合轮系实现对输入运动和动力 的传动和耦合，并给出了系统的结构布局方案． ( 2) 导出了为满足三路传动等效要求需实现的 配齿关系，并综合考虑结构设计要求、强度要求和动 力学要求，建立了含两个子系统的三冗余传动系统 的多学科设计优化模型． ( 3) 采用基于离散变量的多学科变量耦合优化 方法进行优化求解，得到满足各方面性能要求的最 优设计方案． 参 考 文 献 ［1］ Ｒuzzeh B，Kvecses J． A penalty formulation for dynamics analysis of redundant mechanical systems/ /Proceedings of the ASME 2009 International Design Engineering Technical Conferences ＆ Comput￾ers and Information in Engineering Conference． San Diego，2009: 1 ［2］ Neugebauer Ｒ，Drossel W G，Ihlenfeldt S，et al． Machining with redundant kinematics/ /Proceedings of the ASME 2011 Internation￾al Design Engineering Technical Conferences ＆ Computers and In￾formation in Engineering 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