可調(diào)空間RSS′R機(jī)構(gòu)和可調(diào)空間RSCR機(jī)構(gòu)的綜合與分析研究.pdf

1、與平面連桿機(jī)構(gòu)相比，空間可調(diào)機(jī)構(gòu)有不少特點，如結(jié)構(gòu)緊湊、靈活多樣、占用空間少、工作可靠及可用少量桿件實現(xiàn)復(fù)雜運動等，對空間可調(diào)機(jī)構(gòu)的深入研究必將對現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)和現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，而對空間可調(diào)機(jī)構(gòu)剛體導(dǎo)引問題的研究是推廣使用空間可調(diào)機(jī)構(gòu)的前提，也是機(jī)構(gòu)學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。本課題對空間可調(diào)機(jī)構(gòu)的剛體導(dǎo)引綜合問題及其綜合方程組的求解進(jìn)行了研究，進(jìn)而對其進(jìn)行了運動分析和運動仿真，取得的主要成果如下： (1)在空間可調(diào)機(jī)構(gòu)剛體導(dǎo)

2、引綜合方面，提出了空間RSS'R機(jī)構(gòu)及RSCR機(jī)構(gòu)實現(xiàn)多位置剛體導(dǎo)引的兩步法。第一步，通過剛體位移矩陣及各個運動構(gòu)件的約束關(guān)系，建立初始機(jī)構(gòu)的剛體導(dǎo)引綜合的數(shù)學(xué)模型，得到了各個機(jī)構(gòu)剛體導(dǎo)引綜合的非線性方程組。第二步，通過調(diào)節(jié)初始機(jī)構(gòu)的某些結(jié)構(gòu)參數(shù)，使機(jī)構(gòu)實現(xiàn)更多空間位置的剛體導(dǎo)引，并建立了調(diào)節(jié)后機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，得到了相關(guān)非線性方程組。分析了各機(jī)構(gòu)實現(xiàn)剛體導(dǎo)引的空間位置數(shù)與附加約束個數(shù)，任選變量個數(shù)間的關(guān)系。最后運用同倫齊次化連續(xù)法，建立

3、了初始同倫方程組，構(gòu)建了同倫函數(shù)：通過同倫路徑跟蹤，求得了各個機(jī)構(gòu)的全部數(shù)值解。 (2)在空間可調(diào)機(jī)構(gòu)運動分析方面，建立了空間RSSR和RSCR可調(diào)機(jī)構(gòu)運動分析的數(shù)學(xué)模型，建立了各個機(jī)構(gòu)的類復(fù)向量封閉矢量環(huán)方程，并利用類復(fù)向量定理消去了連桿運動的絕對歐拉角，避免了復(fù)雜的坐標(biāo)變換，建立了相關(guān)補充方程，消去了機(jī)構(gòu)運動中的個別中間運動變量，簡化了方程，推導(dǎo)出了各個機(jī)構(gòu)的輸入輸出角之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，即機(jī)構(gòu)的位移方程，然后通過將各個機(jī)構(gòu)的

4、位移方程對時間求導(dǎo)，求得各個可調(diào)機(jī)構(gòu)的速度方程，將各個機(jī)構(gòu)的位移方程對時間求二階導(dǎo)數(shù)，從而求得各個可調(diào)機(jī)構(gòu)的加速度方程。 (3)在空間可調(diào)機(jī)構(gòu)的運動仿真方面，運用三維軟件UG對空間RSSR可調(diào)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運動仿真分析。首先利用UG強(qiáng)大的三維造型功能，建立了該機(jī)構(gòu)的三維模型，然后進(jìn)入UG運動學(xué)及動力學(xué)仿真模塊，對該機(jī)構(gòu)加載相關(guān)運動副約束，確定了主動桿的位置，設(shè)置好ADAMS求解器相關(guān)參數(shù)和機(jī)構(gòu)運動的初始條件，首先分析了在主動桿作勻速