一類三自由度柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)分析與研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成制造技術(shù)的發(fā)展，高精密加工領(lǐng)域的需求不斷增長，柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)成為了并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究中的熱點(diǎn)領(lǐng)域，其中基于柔性鉸鏈的剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人憑借微動(dòng)空間、高分辨率、高精度的優(yōu)點(diǎn)逐漸引起越來越多學(xué)者的研究和應(yīng)用。本文將設(shè)計(jì)一類兩種具有二維轉(zhuǎn)動(dòng)、一維移動(dòng)的三自由度柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)為相同運(yùn)動(dòng)副的不同擺放位置，具有相同的自由度運(yùn)動(dòng)，但是卻具有不同的運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)特性，以及不同的靜剛度和精度特征指標(biāo)。為了更細(xì)致地研究，可以提供更為全

2、面的工程應(yīng)用，本文將兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)除了縱向的由淺入深的各項(xiàng)研究，還進(jìn)行了橫向的綜合對(duì)比分析。
　　本文將剛性機(jī)構(gòu)柔順化，設(shè)計(jì)了剛?cè)狁詈系娜嵝圆⒙?lián)機(jī)構(gòu)3-SPR和3-RPS，基于偽剛體模型理論，運(yùn)動(dòng)螺旋理論對(duì)兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了自由度分析和轉(zhuǎn)軸分析，并且求解了機(jī)構(gòu)的約束關(guān)系及位置逆解，通過對(duì)比分析二者的不同運(yùn)動(dòng)特性。
　　對(duì)兩機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相同的尺寸和姿態(tài)設(shè)計(jì)，除了運(yùn)動(dòng)副位置不同以外，二者設(shè)計(jì)尺寸均一致。建立了三維建模和拓?fù)淠Ｐ?，?duì)柔

3、性鉸鏈進(jìn)行了結(jié)構(gòu)選擇設(shè)計(jì)，分析了柔性鉸鏈的角位限制；基于以上尺寸設(shè)計(jì)，運(yùn)用邊界極限搜索法，通過MATLAB編程求解了兩者的工作空間，得到了三維模擬云圖，可以直觀的看到由運(yùn)動(dòng)副不同位置引起的兩機(jī)構(gòu)同自由度運(yùn)動(dòng)而工作空間不同的特性。經(jīng)過對(duì)比，為工程應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　基于靜力學(xué)研究了運(yùn)動(dòng)副不同分布對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的影響，通過螺旋分析法，分析求解了兩個(gè)機(jī)構(gòu)的等效驅(qū)動(dòng)力和等效約束力，建立了靜力學(xué)平衡方程，對(duì)比分析了不同的靜力學(xué)特性；此外，求

4、解了二機(jī)構(gòu)的完全雅克比矩陣。
　　對(duì)柔性鉸鏈進(jìn)行了剛度分析，并建立兩個(gè)機(jī)構(gòu)的整體剛度模型，并通過有限元仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)滿足剛度需求；最終，分析了兩個(gè)機(jī)構(gòu)不同的靜剛度特性。
　　最后，對(duì)于精度研究，分析了精度的影響因素，建立了誤差映射關(guān)系模型，求解了映射矩陣；對(duì)兩個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了頻率特性分析，建立了動(dòng)力學(xué)約束條件和動(dòng)力學(xué)方程，并且對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，求解了兩機(jī)構(gòu)的固有頻率，并且通過仿真驗(yàn)證，對(duì)兩個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)精度的對(duì)比分析；此外，創(chuàng)新