一種支鏈含球面副的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能與仿真研究.pdf

1、并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、精度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)慣性小、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，它廣泛應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)床、航空航天、機(jī)器人、定位裝配、娛樂設(shè)施、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)械加工等領(lǐng)域。
　　本文分析了支鏈含球面副（S）的三類并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型。以其中的支鏈運(yùn)動(dòng)副含移動(dòng)副（P）、球面副（S）和轉(zhuǎn)動(dòng)副（R）的三自由度3-PSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)其主要進(jìn)行了以下內(nèi)容研究：
　　首先，根據(jù)支鏈運(yùn)動(dòng)副的不同布置方式，綜合了三種含移動(dòng)副、球面副和轉(zhuǎn)動(dòng)副的并

2、聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型，分別為3-RPS、3-PRS和3-PSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并總結(jié)了各自的主要應(yīng)用場(chǎng)合。對(duì)其中的3-PSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第一種構(gòu)型結(jié)構(gòu)進(jìn)行主要分析，計(jì)算其自由度，并用螺旋理論對(duì)其末端輸出運(yùn)動(dòng)形式加以分析，得出該機(jī)構(gòu)末端活動(dòng)平臺(tái)輸出為兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)（2R1T）的運(yùn)動(dòng)形式。
　　其次，分析了3-PSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)。采用閉環(huán)矢量法建立機(jī)構(gòu)的位置逆解約束方程，根據(jù)機(jī)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)特性，添加三個(gè)結(jié)構(gòu)約束方程輔助求解機(jī)構(gòu)的位置正解，通過(guò)數(shù)學(xué)軟件

3、Maple求解方程進(jìn)行位置正、逆解的數(shù)值驗(yàn)證，兩者結(jié)果一致。根據(jù)反螺旋理論推導(dǎo)出了機(jī)構(gòu)的全局雅可比矩陣表達(dá)式，為機(jī)構(gòu)的速度、加速度分析提供了依據(jù)。
　　再次，研究了3-PSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間。依據(jù)機(jī)構(gòu)的位置約束方程和關(guān)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)約束條件，利用數(shù)值搜索法對(duì)機(jī)構(gòu)的可達(dá)工作空間進(jìn)行研究，通過(guò)Matlab軟件編程，搜索滿足條件的末端活動(dòng)平臺(tái)參考點(diǎn)的位置集合，導(dǎo)出機(jī)構(gòu)的工作空間圖，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　最后，3-PSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的

4、虛擬樣機(jī)仿真分析。使用三維建模軟件SolidWorks創(chuàng)建機(jī)構(gòu)的各零部件模型，并進(jìn)行正確裝配，通過(guò)軟件接口，將機(jī)構(gòu)三維模型導(dǎo)入仿真軟件Adams中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析。給末端一定的輸出曲線軌跡，分析機(jī)構(gòu)的輸出參考點(diǎn)位置、速度和加速度等隨時(shí)間變化的曲線規(guī)律，同時(shí)可以得到機(jī)構(gòu)的對(duì)于輸入隨時(shí)間變化的情況。在末端活動(dòng)平臺(tái)上施加一定的外部載荷時(shí)，分析機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性變化，并將施加載荷下的驅(qū)動(dòng)功率消耗情況與零載荷時(shí)加以比較，分析載荷對(duì)機(jī)構(gòu)的驅(qū)