并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的設(shè)計與分析.pdf

1、借助二自由度球面五桿并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計出一種具有結(jié)構(gòu)精簡，桿件數(shù)量少，操作靈活，控制簡便的新型跟蹤機構(gòu)，它能夠?qū)崿F(xiàn)空間尋的和跟蹤控制功能。通過對其運動學(xué)、動力學(xué)和有限元等方面的分析和優(yōu)化，使機構(gòu)在電機的驅(qū)動下滿足較高運動精度、快速性、穩(wěn)定性和抗干擾能力等特性，能用于大載荷或者高速、精確的機構(gòu)運動場合，它無論是在農(nóng)用、醫(yī)用、民用還是軍用都有十分廣闊的發(fā)展前景。 研究主要包括以下幾方面內(nèi)容： 1．并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的運動學(xué) 根

2、據(jù)機器人學(xué)的原理為機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型建立坐標系，通過D-H矩陣的方法求解得到機構(gòu)的運動學(xué)正反解，以及速度關(guān)系的雅克比矩陣，并通過數(shù)字仿真驗證結(jié)果的準確性。 2．并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的動力學(xué) 參照平面機構(gòu)平衡問題的研究方法以及慣性力、慣性力矩的平衡原理，將其一般化，用來解決空間五桿并聯(lián)機構(gòu)的平衡問題。通過計算出空間機構(gòu)的總質(zhì)量矩，使之保持常量，即保持總質(zhì)心不動，得到慣性力平衡條件；通過計算出空間機構(gòu)的總動量矩，得到慣性力矩的表達公式

3、。然后，對平衡條件進行了分析，為機構(gòu)的動態(tài)設(shè)計提出了依據(jù)。最后在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出慣性系中并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的驅(qū)動力矩表達，初步分析了輸入的條件和驅(qū)動力矩之間的關(guān)系。 3．并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的有限元分析 借助便利、高效的有限元分析軟件NASTRAN NX，本文還對并聯(lián)跟蹤機構(gòu)連桿的強度、剛度、應(yīng)力分布以及整體的模態(tài)和諧波響應(yīng)進行分析。為機構(gòu)平穩(wěn)高效的運作提供保證。進行有限元分析是為了在特定環(huán)境和工況下校核已有的構(gòu)件，使之在已知材料的許用

4、應(yīng)力、應(yīng)變和強度范圍內(nèi)。另外模態(tài)分析是為了確保部件的固有頻率不會與輸入頻率或外界強迫作用的頻率相一致，例如風(fēng)力作用、機械系統(tǒng)的其它部件如電機等。 4．并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的三維交互仿真 通過Visual C++中的OpenGL接口為并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的研究和控制提供參考依據(jù)；為機構(gòu)的運行提供虛擬現(xiàn)實的環(huán)境，幫助了解機構(gòu)工作空間的形態(tài)和極限；用于分析末端軌跡規(guī)劃和作業(yè)規(guī)劃的正確性和合理性；揭示機構(gòu)合理的運動方案和控制算法，還為實時檢測