正交三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、隨著工業(yè)機(jī)器人對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度、精度和剛度要求的不斷提高，并聯(lián)機(jī)構(gòu)日益得到了廣泛的關(guān)注。然而并聯(lián)機(jī)構(gòu)也有其缺點(diǎn)：由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)桿件之間的耦合作用，其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)解可能較為復(fù)雜。為了避開(kāi)這些缺點(diǎn)，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)憑借其簡(jiǎn)單的、解耦的運(yùn)動(dòng)學(xué)解逐漸開(kāi)始得到普遍關(guān)注。
　　 本文的研究對(duì)象為正交三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它是一種三平移自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、三個(gè)支鏈和固定平臺(tái)組成，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定平臺(tái)通過(guò)三個(gè)支鏈相連，三個(gè)支鏈兩兩正交。

2、每一支鏈由一個(gè)圓柱關(guān)節(jié)和兩個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組成，這三個(gè)關(guān)節(jié)的軸線互相平行。
　　 首先基于螺旋理論，十分簡(jiǎn)單的得到了機(jī)構(gòu)的自由度。然后分別考慮了把轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)作為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)時(shí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)解和奇異性。轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)作為驅(qū)動(dòng)時(shí)，其位置正解是一個(gè)八次多項(xiàng)式的解，并且在其工作空間中有較多的奇異點(diǎn)。而移動(dòng)關(guān)節(jié)作為驅(qū)動(dòng)時(shí)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)輸入和輸出是同步的，也就說(shuō)，其運(yùn)動(dòng)學(xué)Jacobian矩陣是單位矩陣。所以在后面的分析與樣機(jī)制造中，都選擇移動(dòng)關(guān)節(jié)作為驅(qū)

3、動(dòng)。此外，還對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的靜力學(xué)分析。
　　 針對(duì)每一個(gè)支鏈，利用牛頓-歐拉算法，可以計(jì)算得到支鏈之間的耦合力。然后根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，推導(dǎo)出機(jī)構(gòu)在各個(gè)方向上的動(dòng)力學(xué)方程。在SolidWorks軟件中建立機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單模型并在CosmosMotion模塊中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。通過(guò)仿真結(jié)果與動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算結(jié)果的比較，可以看出兩種方法一致性與準(zhǔn)確性。并且總結(jié)出影響機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能的主要因素是支鏈的質(zhì)量、慣性張量和速度。
　　 基于上述