D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.10.018 第30卷第10期 北京科技大学学报 Vol.30 No.10 2008年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2008 四位置导引机构解域分析及综合方法 钱卫香韩建友 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要对于给定的刚体四位置，在布尔梅斯特曲线上任取两组位置点可得到无穷多个机构解，要求设计者快速准确地从中 选取位置点综合出满足各项设计要求的最优机构是比较困难的·本文提出将无穷多机构解用有限机构解域来表示，通过机构 解域初步分析绘出机构属性图，据此设计者可了解每个机构的类型、最小传动角、杆长比以及有无缺陷等信息.·其次施加约束 条件构成可行机构解域，这样可避免位置点选取的盲目性·最后基于可行机构解域或感兴趣的区域绘制机构性能分析图确定 机构最优解 关键词刚体导引：综合方法；解域：计算机辅助设计 分类号TH112.1 Solution region analysis and synthesis method of 4-position rigid-body guidance QIA N Weixiang,HA N Jianyou School of Mechanical Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACI A set of Burmester curves can present an infinite number of rigid-body guidance solutions for given four rigid-body pos- es.It is difficult for designers to synthesize the best linkage through rapidly and exactly select points that ensure to satisfy every design condition.First,an infinite number of rigid-body guidance solutions were expressed as finite solution regions in this paper.Based on initial analysis of solution regions,the mechanism property graph was computed to make designers find out the revolved mechanism's information,such as type,minimum transmission angle,link-length ratio,defects,and so on.Second.after the design constraints were considered and imposed,the feasible solution regions which avoid aimlessness in choosing positions can be calculated.Finally.on the feasible solution regions or the one of interest,property analysis graphs were displayed,along with which the optimized rigid-body quidance solution produces. KEY WORDS rigid-body guidance:synthesis method:solution regions:computer-aid design 刚体导引机构尺度综合就是设计一个四杆机构 法]，但只能得到一个最优解，对其他机构的特性 能引导其连杆顺次地通过若干个给定位置的问 缺乏认识，优化过程不直观， 题山，目前相关文献[24]探讨较多的是综合模型 为此，本文提出了一种新的思路和方法可以巧 的建立、求解及原有综合方法的改进，对综合过程 妙地解决上述问题，为能够将无穷多个机构解在有 中涉及到的一些关键问题仍缺乏系统研究，如综合 限的坐标平面内表示出来，引入了机构解域和可行 机构的性能、综合过程的可视化与智能化以及按设 机构解域的概念，通过建立圆点曲线上的点与解域 计者多方面要求进行方案优选等方面问题较少涉 坐标的映射，解域内的点元素与机构形成一一对应 及，对于给定刚体四位置的综合，从理论上来讲在 关系，然后通过机构解域分析，设计者可以直观准 布氏曲线上任取两组点可得到无穷多个机构解，而 确地获取解域中每个机构的属性，包括机构类型、有 设计者从中选取满足各项设计要求的最优机构却是 无缺陷、杆长比、机构最小传动角等，从而引导设计 一项比较费时费力的工作。尽管可以采用优化方 者在有解区域所对应的位置点处选取机构，另外在 收稿日期：2007-09-24修回日期：2007-10-16 作者简介：钱卫香(I975一)，女，博士研究生：韩建友(l956一)，男，教授，博士生导师，Emal:jyhan(@ustb.edu-en四位置导引机构解域分析及综合方法 钱卫香 韩建友 北京科技大学机械工程学院‚北京100083 摘 要 对于给定的刚体四位置‚在布尔梅斯特曲线上任取两组位置点可得到无穷多个机构解‚要求设计者快速准确地从中 选取位置点综合出满足各项设计要求的最优机构是比较困难的．本文提出将无穷多机构解用有限机构解域来表示‚通过机构 解域初步分析绘出机构属性图‚据此设计者可了解每个机构的类型、最小传动角、杆长比以及有无缺陷等信息．其次施加约束 条件构成可行机构解域‚这样可避免位置点选取的盲目性．最后基于可行机构解域或感兴趣的区域绘制机构性能分析图确定 机构最优解． 关键词 刚体导引；综合方法；解域；计算机辅助设计 分类号 T H112∙1 Solution region analysis and synthesis method of4-position rigid-body guidance QIA N Weixiang‚HA N Jianyou School of Mechanical Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT A set of Burmester curves can present an infinite number of rigid-body guidance solutions for given four rigid-body pos￾es．It is difficult for designers to synthesize the best linkage through rapidly and exactly select points that ensure to satisfy every design condition．First‚an infinite number of rigid-body guidance solutions were expressed as finite solution regions in this paper．Based on initial analysis of solution regions‚the mechanism property graph was computed to make designers find out the revolved mechanismʾs information‚such as type‚minimum transmission angle‚link-length ratio‚defects‚and so on．Second‚after the design constraints were considered and imposed‚the feasible solution regions which avoid aimlessness in choosing positions can be calculated．Finally‚on the feasible solution regions or the one of interest‚property analysis graphs were displayed‚along with which the optimized rigid-body guidance solution produces． KEY WORDS rigid-body guidance；synthesis method；solution regions；computer-aid design 收稿日期：2007-09-24 修回日期：2007-10-16 作者简介：钱卫香（1975—）‚女‚博士研究生；韩建友（1956—）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：jyhan＠ustb．edu．cn 刚体导引机构尺度综合就是设计一个四杆机构 能引导其连杆顺次地通过若干个给定位置的问 题［1］．目前相关文献［2—4］探讨较多的是综合模型 的建立、求解及原有综合方法的改进．对综合过程 中涉及到的一些关键问题仍缺乏系统研究‚如综合 机构的性能、综合过程的可视化与智能化以及按设 计者多方面要求进行方案优选等方面问题较少涉 及．对于给定刚体四位置的综合‚从理论上来讲在 布氏曲线上任取两组点可得到无穷多个机构解‚而 设计者从中选取满足各项设计要求的最优机构却是 一项比较费时费力的工作．尽管可以采用优化方 法［5—8］‚但只能得到一个最优解‚对其他机构的特性 缺乏认识‚优化过程不直观． 为此‚本文提出了一种新的思路和方法可以巧 妙地解决上述问题．为能够将无穷多个机构解在有 限的坐标平面内表示出来‚引入了机构解域和可行 机构解域的概念．通过建立圆点曲线上的点与解域 坐标的映射‚解域内的点元素与机构形成一一对应 关系．然后通过机构解域分析‚设计者可以直观准 确地获取解域中每个机构的属性‚包括机构类型、有 无缺陷、杆长比、机构最小传动角等‚从而引导设计 者在有解区域所对应的位置点处选取机构．另外在 第30卷 第10期 2008年 10月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．10 Oct．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．10．018