面向隔振致穩(wěn)的球面兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究.pdf

1、主動(dòng)隔振技術(shù)作為振動(dòng)控制的一個(gè)重要研究分支，越來(lái)越受到人們的重視，并在許多方面得到了成功的應(yīng)用。作為多自由度主動(dòng)隔振的機(jī)械本體，穩(wěn)定平臺(tái)在構(gòu)型方面主要有兩種，即框架結(jié)構(gòu)和多點(diǎn)支撐式并聯(lián)結(jié)構(gòu)。而相對(duì)于傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有承載能力強(qiáng)、剛度大、精度高、易實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)、反解容易等優(yōu)點(diǎn)。本文針對(duì)兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度機(jī)載隔振致穩(wěn)的需求，基于球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)理論，提出了一種兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度球面并聯(lián)隔振裝置。該設(shè)計(jì)方案繼承了并聯(lián)機(jī)構(gòu)和球面機(jī)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，豐富了

2、兩自由度穩(wěn)定平臺(tái)的機(jī)構(gòu)形式。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下四個(gè)方面：
　　首先，本文系統(tǒng)分析了國(guó)內(nèi)外穩(wěn)定平臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)構(gòu)型進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，通過(guò)對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究學(xué)習(xí)，提出了將球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于隔振平臺(tái)的構(gòu)想。
　　其次，通過(guò)對(duì)常見(jiàn)的角臺(tái)式球面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)（3-RRR）和并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)理論進(jìn)行分析研究，設(shè)計(jì)出了一種兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)（2-RRR/U），用以滿(mǎn)足兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的隔振需求。之后，應(yīng)用修

3、正后的Kutzbach-Grubler自由度公式和螺旋理論對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了自由度分析和驗(yàn)證。
　　再次，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一系列的分析。分析內(nèi)容包括：
　　（1）進(jìn)行了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析：應(yīng)用桿件參數(shù)的D-H表示法，通過(guò)坐標(biāo)系間的旋轉(zhuǎn)變換給出了機(jī)構(gòu)逆解的解析表達(dá)式；結(jié)合機(jī)構(gòu)速度雅克比矩陣和機(jī)構(gòu)逆解，基于最速下降法，給出了機(jī)構(gòu)位置正解的數(shù)值求解方法；還對(duì)機(jī)構(gòu)速度、加速度進(jìn)行了分析。
　?。?）進(jìn)行了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

4、性能分析：采用Jacobian代數(shù)理論對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了奇異性分析；之后，采用給定一個(gè)姿態(tài)或姿態(tài)范圍分析位置工作空間的方法，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了工作空間分析，并借助MATLAB編程給出了靈活工作空間三維展示；此外，還通過(guò)對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)的性能分析，確定了一組機(jī)構(gòu)的樣機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　最后，進(jìn)行了穩(wěn)定平臺(tái)原理樣機(jī)的設(shè)計(jì)：在Solidworks和ANSYS軟件平臺(tái)下，對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)的零件及配合進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和分析，給出了穩(wěn)定平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)和解決方