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

1、主動隔振技術(shù)作為振動控制的一個重要研究分支，越來越受到人們的重視，并在許多方面得到了成功的應(yīng)用。作為多自由度主動隔振的機械本體，穩(wěn)定平臺在構(gòu)型方面主要有兩種，即框架結(jié)構(gòu)和多點支撐式并聯(lián)結(jié)構(gòu)。而相對于傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，并聯(lián)機構(gòu)具有承載能力強、剛度大、精度高、易實現(xiàn)高速運動、反解容易等優(yōu)點。本文針對兩轉(zhuǎn)動自由度機載隔振致穩(wěn)的需求，基于球面并聯(lián)機構(gòu)理論，提出了一種兩轉(zhuǎn)動自由度球面并聯(lián)隔振裝置。該設(shè)計方案繼承了并聯(lián)機構(gòu)和球面機構(gòu)的技術(shù)優(yōu)點，豐富了

2、兩自由度穩(wěn)定平臺的機構(gòu)形式。本文的主要研究內(nèi)容包括以下四個方面：
　　首先，本文系統(tǒng)分析了國內(nèi)外穩(wěn)定平臺的發(fā)展?fàn)顩r，對穩(wěn)定平臺構(gòu)型進行了分析和評價，通過對并聯(lián)機構(gòu)和球面并聯(lián)機構(gòu)研究學(xué)習(xí)，提出了將球面并聯(lián)機構(gòu)應(yīng)用于隔振平臺的構(gòu)想。
　　其次，通過對常見的角臺式球面三自由度并聯(lián)機構(gòu)（3-RRR）和并聯(lián)機器人機構(gòu)學(xué)理論進行分析研究，設(shè)計出了一種兩轉(zhuǎn)動自由度球面并聯(lián)機構(gòu)（2-RRR/U），用以滿足兩轉(zhuǎn)動自由度的隔振需求。之后，應(yīng)用修

3、正后的Kutzbach-Grubler自由度公式和螺旋理論對機構(gòu)進行了自由度分析和驗證。
　　再次，根據(jù)設(shè)計要求和機構(gòu)設(shè)計理論，對機構(gòu)進行了一系列的分析。分析內(nèi)容包括：
　?。?）進行了機構(gòu)運動學(xué)分析：應(yīng)用桿件參數(shù)的D-H表示法，通過坐標(biāo)系間的旋轉(zhuǎn)變換給出了機構(gòu)逆解的解析表達(dá)式；結(jié)合機構(gòu)速度雅克比矩陣和機構(gòu)逆解，基于最速下降法，給出了機構(gòu)位置正解的數(shù)值求解方法；還對機構(gòu)速度、加速度進行了分析。
　　（2）進行了機構(gòu)運動

4、性能分析：采用Jacobian代數(shù)理論對機構(gòu)進行了奇異性分析；之后，采用給定一個姿態(tài)或姿態(tài)范圍分析位置工作空間的方法，對機構(gòu)進行了工作空間分析，并借助MATLAB編程給出了靈活工作空間三維展示；此外，還通過對穩(wěn)定平臺的性能分析，確定了一組機構(gòu)的樣機設(shè)計參數(shù)。
　　最后，進行了穩(wěn)定平臺原理樣機的設(shè)計：在Solidworks和ANSYS軟件平臺下，對穩(wěn)定平臺的零件及配合進行了詳細(xì)的設(shè)計和分析，給出了穩(wěn)定平臺設(shè)計過程中的關(guān)鍵技術(shù)和解決方