整体式平面三自由度全柔顺并联机构构型拓扑优化设计

来源：机械工程学报杂志2015年第5期北京时间：

作者：朱大昌, 冯文结, 安梓铭

单位：江西理工大学机电工程学院

摘要：基于平面三自由度全柔顺并联机构与传统并联机构的微分运动学矢量连续映射关系，建立整体式平面三自由度全柔顺并联机构构型拓扑优化模型-固体各向同性材料插值(Solid isotropic material with penalization, SIMP)模型，运用优化准则(Optimization criterion, OC)算法对所建立模型求解，采用Heaviside过滤技术处理优化过程中棋盘格和网格依赖问题。基于曲线拟合方法对优化后整体构型轮廓进行拟合，在SolidWorks软件中建立其三维模型，进而应用有限元软件进行静力学仿真分析与对比，结果表明：以微分运动学矢量连续映射关系为拓扑优化设计条件，所得出的平面三自由度全柔顺并联机构与传统并联机构具有相同的微分运动特性，定性验证了基于拓扑方法对平面全柔顺并联机构设计的有效性。

关键词：固体各向同性材料插值模型,平面三自由度全柔顺并联机构,矢量连续映射,拓扑优化,优化准则算法,灵敏度,模态频率,优化设计,动车组车体；

基金资助：国家自然科学基金(51165009)和中国博士后科学基金(2013M541874) 资助项目