伸縮桿式兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的虛擬仿真及靜動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)得到了廣泛研究應(yīng)用，伸縮桿式兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由動(dòng)靜平臺(tái)和連接動(dòng)靜平臺(tái)的3條支鏈組成，通過改變伸縮桿的長度，使動(dòng)平臺(tái)能夠繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，動(dòng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)將空間任一平面旋轉(zhuǎn)到水平面上。本文對并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了以下研究:
　　首先，運(yùn)用螺旋理論對該伸縮桿式并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自由度分析，驗(yàn)證其能實(shí)現(xiàn)繞X、Y軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于伸縮桿是該機(jī)構(gòu)的重要部件，所以對其結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行研究，主要研究了液壓式、直線電機(jī)式和電動(dòng)推桿式結(jié)構(gòu);由于

2、直聯(lián)式電動(dòng)推桿傳動(dòng)精度高、空間尺寸小及結(jié)構(gòu)簡單，故選用直聯(lián)式電動(dòng)推桿的結(jié)構(gòu)形式。依據(jù)被加工零件的尺寸及翻轉(zhuǎn)角度，確定相應(yīng)零部件的尺寸參數(shù)。
　　其次，使用Pro/E軟件對其零部件進(jìn)行三維實(shí)體建模，按照各零部件的相互關(guān)系對其虛擬裝配，得到整個(gè)并聯(lián)工作臺(tái)的實(shí)體模型。在Pro/E環(huán)境中對并聯(lián)工作臺(tái)實(shí)體模型進(jìn)行虛擬仿真，檢查各零部件之間有無干涉、尺寸是否合理，根據(jù)仿真結(jié)果對模型進(jìn)行修改、調(diào)整。通過運(yùn)動(dòng)仿真，可觀察并聯(lián)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)過程，確定

3、并聯(lián)工作臺(tái)的4種位姿，分別為水平位置、兩伸縮桿最長位置、兩伸縮桿最短位置和伸縮桿一長一短位置。
　　再次，對其進(jìn)行靜態(tài)特性研究，使用有限元方法建立結(jié)構(gòu)靜力學(xué)模型，使用ANSYS軟件分析并聯(lián)工作臺(tái)在不同極限位姿處承受鉆削負(fù)載時(shí)各零件的變形及應(yīng)力分布情況，獲得結(jié)構(gòu)的最大變形量及最大應(yīng)力值，經(jīng)驗(yàn)證其滿足材料的強(qiáng)度剛度要求，較薄弱環(huán)節(jié)主要為球鉸鏈處，因此需對其改進(jìn)，加大鉸鏈球的直徑，同時(shí)可以適當(dāng)對其它變形及應(yīng)力較小的部件進(jìn)行改進(jìn)改進(jìn)以減輕

4、整體機(jī)構(gòu)的重量。
　　最后，對其進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性的研究，使用有限元方法建立動(dòng)力學(xué)模型，使用ANSYS軟件獲得其相應(yīng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)。首先通過對其進(jìn)行模態(tài)分析，可獲得并聯(lián)機(jī)構(gòu)在不同極限位置處的固有頻率和振型，獲得并聯(lián)工作臺(tái)在這些固有頻率下的振動(dòng)特性，由結(jié)果可知?jiǎng)悠脚_(tái)在前三階頻率下和定長桿在四五六階頻率下的振幅較明顯，可對定長桿進(jìn)行改進(jìn)，加粗其直徑，再次進(jìn)行分析得定長桿在四五六階頻率下的最大振幅減小，整個(gè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性提高;其次對結(jié)構(gòu)進(jìn)行諧響應(yīng)