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一类新型过约束并联机构的运动学和动力学性能对比研究

发布时间:2019-06-19 21:58
【摘要】:本论文先对一类过约束机构进行运动学的研究,然后在运动学基础上做关于该类机构动力学方面的相关研究。研究的模型用两种2-RPUSPR过约束机构。首先,对该类过约束机构的运动学,其研究内容包括该类过约束机构的位置正、反解分析,工作空间分析、动力学的反问题及其建模和有关机构的动力学综合(比如刚度分析等机构的性质);本论文研究的动力学是关于动力学反问题的研究,其中需要求解各支链和动平台的速度、加速度,并且进行支链受力分析,该模型通过Solidworks软件对该机构进行建模,并且同时用matalab等仿真软件对上述机构在运动学和动力学方面进行了相关仿真分析,并结合理论公式和图像得出了相关结论。本论文具体的研究主要由下面几部分组成:(1)用Solidworks三维软件对两种机构2-RPUSPR进行建模,通过分析该机构结构的几何约束,先对两种过约束机构进行了自由度的分析,确定其类型和数目,同时根据闭环矢量方程构建了关于该两种机构的位置正、反解方程,并用matalab对机构位置正,反解方程进行了分析,验证。(2)利用矢量封闭法求解到的位置分析方程,对该约束机构位置方程求解,进而得到相关转角与非独立变量之间的关系式,在此基础上,对两种机构分别进行相关的工作空间的探索,并且仿真得到相关的工作空间的图像,并对两机构的工作空间进行了对比分析,最后在第二章并做了关于两机构的结论总结。(3)在得到该两种机构位置正反解方程的基础上,对位置方程进行求导得到宏观意义上的速度方程,然后对各支链的速度方程重新整理得到两机构的速度雅克比矩阵,同时进一步分析了该类机构的加速度,进而得到该类机构在宏观意义上的海塞矩阵,从而根据虚功原理得到了该类过约束机构的逆动力学模型,同时用软件仿真得到了驱动力随驱动位移变化的相关图像。(4)利用虚功原理建立了该类过约束机构的刚度模型,分析了两种2-RPUSPR机构的刚度,并进行了对比分析。
[Abstract]:In this paper, the kinematics of a class of over-constrained mechanisms is studied, and then the dynamics of this kind of mechanisms is studied on the basis of kinematics. Two kinds of 2-RPUSPR over-constrained mechanisms are used in the model studied. First of all, for the kinematics of this kind of overconstrained mechanism, the research contents include the position forward, inverse solution analysis, workspace analysis, inverse problem of dynamics and its modeling and dynamic synthesis of related mechanisms (such as stiffness analysis, etc.). The dynamics of this paper is about the inverse problem of dynamics, in which it is necessary to solve the velocity and acceleration of each branch chain and moving platform, and to analyze the force of the branch chain. The model is modeled by Solidworks software, and the kinematic and dynamic aspects of the mechanism are simulated and analyzed by matalab and other simulation software, and the relevant conclusions are drawn by combining the theoretical formula and image. The specific research of this paper is mainly composed of the following parts: (1) the 2-RPUSPR of the two mechanisms is modeled by Solidworks three-dimensional software. By analyzing the geometric constraints of the mechanism structure, the degree of freedom of the two kinds of over-constrained mechanisms is analyzed, and their types and numbers are determined. At the same time, according to the closed-loop vector equation, the forward and inverse equations of the position of the two mechanisms are constructed, and the position of the mechanism is forward by matalab. The inverse solution equation is analyzed and verified. (2) the position equation of the constrained mechanism is solved by using the position analysis equation solved by vector closure method, and then the relationship between the correlation rotation angle and the non-independent variables is obtained. on this basis, the related workspace of the two mechanisms is explored, and the images of the relevant workspace are obtained by simulation, and the workspace of the two mechanisms is compared and analyzed. Finally, in the second chapter, the conclusions about the two mechanisms are summarized. (3) on the basis of obtaining the positive and inverse solution equations of the positions of the two mechanisms, the velocity equations in the macro sense are derived from the position equations, and then the velocity Jacobs matrix of the two mechanisms is resorted out by the velocity equations of each branch chain. At the same time, the acceleration of this kind of mechanisms is further analyzed, and then the heyplug matrix of this kind of mechanisms in the macro sense is obtained. According to the principle of virtual work, the inverse dynamic model of this kind of overconstrained mechanism is obtained, and the related images of driving force changing with driving displacement are obtained by software simulation. (4) the stiffness model of this kind of overconstrained mechanism is established by using virtual work principle, the stiffness of two kinds of 2-RPUSPR mechanisms is analyzed, and the comparative analysis is carried out.
【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:2502667

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