3-CRU平动并联机构的运动学和动力学研究

发布时间：2018-05-27 18:59

  本文选题：动力学分析 + 运动学分析　； 参考：《天津理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：作为目前被广泛采用的一种机构,并联机构所具有的高刚度,大承载力以及高精度,低运动惯性等优点,这些优点在高速或重载的场合尤其适用,而在长期的生产实践中诞生的比应用普遍的六自由度结构更为简单的少自由度并联机构,较低的制造和维护成本等突出优点,而支链相同的三自由度平动并联机构更是受到了国内外学者和研究人员以及相关研究机构的持续关注。本文所介绍的3-CRU平动并联机构具有3条完全相同的CRU支链组,本文首先介绍了3-CRU平动并联机构的特点并验证机构的自由度数目的正确性,并且验证机构是否满足预期的性能要求。之后建立机构的运动坐标系和固定坐标系,求解机构的位置正解和位置反解,并建立速度和加速度的雅可比矩阵。随后以此为基础分析机构运动平台的速度和加速度,在机构运动学的基础上,计算随着角度的变化机构工作空间的变化情况,并利用MATLAB绘制在多个角度下3-CRU平动并联机构所具有的工作空间变换图、工作空间形状图以及XOY截面图,并且在已经建立的3-CRU平动并联机构的速度雅可比矩阵和力的雅可比矩阵的基础上分析本机构的各向同性和力传递随着角度的变化而产生的变化情况。结合3-CRU平动并联机构的位置正解,建立位姿误差的数学模型,分析该机构的结构的参数对输出的位姿的影响并且绘制输出位姿误差的变化曲线图。之后建立起了以虚工原理为工具的这对3-CRU平动并联机构的动力学方程模型,用以动力学分析。
[Abstract]:As a widely used mechanism, the parallel mechanism has the advantages of high stiffness, large bearing capacity, high precision and low kinematic inertia. These advantages are especially suitable for high speed or heavy load situations. In the long production practice, there are many outstanding advantages, such as less freedom parallel mechanism, lower manufacturing and maintenance cost, which are simpler than the six degrees of freedom structure commonly used. The parallel mechanism with the same branching chain has been paid more attention by scholars and researchers at home and abroad as well as related research institutions. The 3-CRU translational parallel mechanism introduced in this paper has three identical CRU branching chains. This paper first introduces the characteristics of the 3-CRU translational parallel mechanism and verifies the correctness of the number of degrees of freedom of the mechanism. And the verification authority meets the expected performance requirements. Then the kinematic coordinate system and the fixed coordinate system of the mechanism are established, and the forward and inverse position solutions of the mechanism are solved, and the Jacobian matrix of velocity and acceleration is established. Then, based on the analysis of the velocity and acceleration of the motion platform of the mechanism, based on the kinematics of the mechanism, the variation of the workspace of the mechanism with the change of the angle is calculated. Using MATLAB to draw the workspace transformation map, workspace shape map and XOY section diagram of 3-CRU translational parallel mechanism in many angles. On the basis of the velocity Jacobian matrix and the force Jacobian matrix of the 3-CRU translational parallel mechanism, the isotropy of the mechanism and the change of the force transfer with the change of the angle are analyzed. Combined with the forward solution of the position of the 3-CRU parallel mechanism, the mathematical model of the position and attitude error is established, the influence of the structure parameters of the mechanism on the output position and attitude is analyzed, and the curve of the output position and attitude error is drawn. Then the dynamic equation model of the 3-CRU parallel mechanism based on the virtual principle is established for dynamic analysis.
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH112

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本文编号：1943386