基于并聯(lián)機器人機構的汽車薄板件柔性裝配夾具研究.pdf

1、本文針對汽車薄板柔性制造及混流裝配的應用需求，提出了基于并聯(lián)機器人機構的汽車薄板件柔性裝配夾具——并聯(lián)柔性夾具，完成了對并聯(lián)柔性夾具機構的綜合、設計、分析、制造及其相關實驗研究；在此過程中構建了基于“N-2-1”定位原理的柔性裝配夾具系統(tǒng)，并完成了對薄板裝配的偏差分析及裝配系統(tǒng)穩(wěn)健優(yōu)化。研究內容主要包括以下幾個方面：
　　首先，從汽車薄板裝配夾具設計要求出發(fā)，給出了并聯(lián)柔性夾具及其構成的柔性夾具系統(tǒng)的總體設計方案。提出了一種基于螺

2、旋理論和李群理論的并聯(lián)機構構型綜合及衍生設計的新方法，完成了對一類新型三支路6-DOF(Degrees of Freedom)并聯(lián)機構的綜合及衍生設計。在從中選取了三套實施機構后，對機構進行了模塊化設計。
　　通過螺旋分析完成了對并聯(lián)夾具機構的自由度確認及驅動副校驗。并利用各機構的幾何特征對機構的運動學逆解進行了求解；在機構螺旋分析的基礎上，利用各螺旋之間的互易關系建立了機構的雅克比矩陣，避免了對雅克比矩陣求導等運算，使表達式物理

3、意義更為明確；根據(jù)并聯(lián)夾具機構的幾何約束條件和裝配條件，分別建立了各機構的參數(shù)設計空間模型，并利用二層空間建模解決了多參數(shù)問題。對機構逆解、雅克比矩陣及設計空間的建立是對機構進行性能指標分析的基礎和前提。
　　根據(jù)機構應用的需要，對并聯(lián)夾具機構的工作空間、奇異性和剛度性能進行了系統(tǒng)的研究。研究了工作空間形狀、面積與機構參數(shù)之間的關系；在以往對并聯(lián)機構奇異研究的基礎上，提出了基于螺旋分析的奇異分類方法，并基于線幾何與螺旋相結合的方法

4、分析了各并聯(lián)夾具機構的奇異情況；提出了新的利用螺旋理論的并聯(lián)機構剛度建模方法，利用螺旋理論實現(xiàn)了對并聯(lián)機構受力分析、變形分析及剛度建模，提出了基于螺旋理論的并聯(lián)夾具機構全局剛度矩陣構建方法。建立了各性能所對應的全域評價指標，并在機構的設計空間內繪制了相應的性能圖譜，為并聯(lián)夾具機構尺寸優(yōu)化設計提供重要的參考依據(jù)。
　　通過對汽車薄板裝配過程的分析，提煉了裝配中各階段所引入的5種偏差：工件偏差、夾具偏差、定位偏差、夾緊偏差及焊接偏差。

5、完成了薄板裝配地偏差建模：建立了焊接偏差存在下的薄板裝配回彈方程，并相繼給出了其余偏差的建模方法，著重通過螺旋分析建立了定位偏差模型，利用多點約束法及形狀函數(shù)差值解決了夾緊偏差的求解。并利用所建立的薄板裝配偏差模型構建了新的薄板裝配穩(wěn)健設計指標。
　　最后，本文在系統(tǒng)地分析并聯(lián)夾具機構了各性能指標的基礎上，給出了并聯(lián)夾具機構尺寸優(yōu)化設計的準則，并完成了并聯(lián)夾具機構的尺寸優(yōu)化設計、詳細方案設計及實驗樣機建立。在完成了并聯(lián)夾具機構的控