(3.235.139.152) 您好！臺灣時間：2021/05/11 13:14

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 本文專注於雙曲柄滑塊所組成的肘節機構之動態分析與最佳化設計。首先 由解析性的分析得知每根連桿的位置、速度和加速度。針對此多重物體的 動態分析，我們利用漢彌頓原理(Hamilton''s principle)和拉格朗吉乘 子(Lagrange multiplier method)來推導運動方程式。在討論相對應於輸 出行程之驅動力時，指定其輸出端為擺線運動的型態，藉由反相動力學求 得其所需之驅動外力曲線。把所求得之驅動力曲線分別代入機構的運動方 程式中，再將代數微分方程式簡化成純微分方程式狀態及利用阮奇─庫 特(Runge-Kutta) 數值積分法，可求出四點式及五點式肘節機構之運動及 動態分析的結果，進而得到兩者之間的差異性；並可驗證其驅動力之正確 性。其次，我們針對五點式機構關節庫侖摩擦力的分析引入一種近似封閉 型式的解。這種方法係將平衡方程式中的非線性項線性化，且同時只需解 一些線性聯立方程組。當考慮關節庫侖摩擦力時，我們可藉由此種方法修 正前述之驅動外力曲線。在最佳化機構的設計時，以連桿截面尺寸為設計 變數，以最輕化的質量為目標函數，由整個動態過程中求得之關節力所產 生的應力為拘束條件，進行改良設計。利用"最差狀況的設計公式化"的方 法，可解決動態拘束條件的困擾。最後由IDESIGN 軟體求出最佳解並與原 設計值加以比較。
 This thesis is devoted to the dynamic analysis and optimal design of a toggle mechanism which is the combination of two slider-crank mechanisms. First, the analytic analysis is developed for obtaining the general equations of position, velocity, and acceleration of each link. For the multibody dynamic analysis, Hamilton''s principle and Lagrange multiplier method are applied to formulate the equations of motion. The cycloidal motion are considered as the outputs while the corresponding input force between the desired output stroke are studied. The required external force profile is found by way of inverse dynamics. By using the reduction of differential- algebraic equations to pure differential equations form and Runge-Kutta numerical method, the results of kinematic and dynamic analysis are presented and compared between the four-point type and five-point type toggle mechanisms. Second, an approximate closed form solution is presented for analyzing Coulomb friction in five-type mechanism joints. This is accomplished by linearing the nonlinear terms of the equilibrium equation, and only pairs of simultaneous equations are solved at a time. From this approach, we can modify previous external force profile when joint Coulomb friction is considered. In optimization of the design, the cost function to be minimized is taken to be mass of the mechanism and constrains are imposed on stresses by the bending moment from joint forces. Program IDESIGN is applied to be solved for the optimum solution and compared with the initial design.
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