3T1R并聯(lián)機構運動學分析與尺度優(yōu)化.pdf

1、少自由度并聯(lián)機構憑借其自身構造簡單，驅(qū)動數(shù)目少，制造成本低等優(yōu)勢一直是近年來并聯(lián)機構學的研究熱點。少自由度并聯(lián)機構，尤其是末端操縱器具有空間3移動自由度和1轉動自由度(3T1R)的并聯(lián)機構，在工業(yè)制造領域具備愈來愈廣闊的應用前景。本文提出一種3T1R并聯(lián)機構——2-（RRR)2RH并聯(lián)機構，并對其進行運動學分析，性能分析，尺度優(yōu)化以及剛度分析。文章的主要內(nèi)容可以分為以下幾部分:
　　在SolidWorks制圖軟件中對2-(RRR)

2、2RH并聯(lián)機構建立三維虛擬模型，繪制相關桿件并正確約束機構運動部件之間的相對運動。建立合理的固定坐標系并定義相關桿件參數(shù)變量。以螺旋理論為數(shù)學工具，計算求解得到機構末端操縱器的自由度數(shù)目以及自由度類型。所得出的結果表明:2-(RRR)2RH并聯(lián)機構末端具有預期的3移動自由度和1轉動自由度。
　　求解2-（RRR)2RH并聯(lián)機構正解表達式、反解表達式。通過觀察機構每根分支內(nèi)桿件之間的空間幾何關系，建立閉環(huán)矢量方程。求解閉環(huán)矢量方程組

3、，整理得到機構正解解析式和反解解析式。利用數(shù)值算例來檢驗所得2-(RRR)2RH并聯(lián)機構反解的解析式的正確性。對并聯(lián)機構的反解解析式求全微分能夠得到對應的速度方程以及機構雅可比矩陣?；跈C構的雅可比矩陣，能夠找出2-(RRR)2RH并聯(lián)機構奇異發(fā)生的條件以及相應位形。
　　給定2-（RRR)2RH并聯(lián)機構內(nèi)各桿件的長度參數(shù)，限定4個驅(qū)動副的轉動角度范圍來避免奇異位形，通過Matlab軟件迭代算法求出機構末端操縱器能夠達到所有空間點

4、的集合，由此得出2-(RRR)2RH并聯(lián)機構末端動平臺中心點的可達工作空間。模擬機構末端操作器在可達工作空間內(nèi)沿著特定螺旋線勻速運動，并應用SolidWorks軟件的Motion插件進行模擬運動仿真。通過該仿真結果能進一步支撐前文所得機構反解表達式的正確性。
　　采用目前被廣泛接受的雅可比矩陣條件數(shù)作為2-(RRR)2RH并聯(lián)機構的性能評價指標。通過對2-(RRR)2RH并聯(lián)機構參數(shù)進行無參數(shù)優(yōu)化，使所有可行的優(yōu)化結果都以圖譜形式