一种用于研磨柱形内表面的对称式并联机构的设计与分析
发布时间：2020-04-19 00:11
【摘要】：本文针对柱形内表面研磨加工的特点,设计了一类对称式并联机构。该类机构的两侧均包含一个并联机构,且任意一侧机构即可完成整个机构的自由度运动形式。在整个机构运动过程中,一侧机构为主动机构,驱动机构动平台沿预定轨迹运动;另一侧机构为从动机构,处于随动状态,为机构动平台提供所需支撑力。本文所提出机构的机构特点决定了此类机构为冗余并联机构,通过冗余驱动的引入,可以降低各驱动瞬时驱动力,同时提高机构承载能力以及刚度、精度等性能。两侧机构通过转动副与末端执行器进行连接,使末端执行器可以实现预定的轨迹,同时使机构具有较高的静刚度特性,从而保证机构具有较高精度地完成加工任务。首先,本文基于螺旋理论综合出了 20种平面对称式并联机构和12种空间对称式并联机构,结合应用情况和运动支链的形式从中选择了新型Double机构作为后续研究对象。其次,对新型Double并联机构建立了运动学数学模型,完成了机构的位置求解,得到了机构的雅可比矩阵,并对机构的工作空间特性进行了研究。针对机构的奇异性和静刚度进行了性能评价。同时,对可能产生的杆长误差和驱动误差以及其所对机构产生的影响进行分析研究。然后,对新型Double并联机构进行了动力学分析,得到了机构的各个驱动力矩。并且对比了与由单独一侧机构驱动运动时机构各个驱动关节力矩的数值大小。运用ADAMS动力学仿真软件,将机构运动时力矩值的仿真结果和理论计算结果进行验证。分析了机构在几种工作模式下各个驱动力矩的大小,结果对机构在不同模式下的驱动配置方式提供了理论依据。并基于增大工作空间中间截面面积和增强静刚度的优化目标,对机构的结构参数进行优化设计,得到最优解,实现优化目标。最后,基于以上理论与结果对新型Double并联机构进行了虚拟仿真建模。利用ADAMS软件和MATLAB软件对机构的误差补偿运动进行联合仿真。在机构的整体运动工作空间内,基于明确的工作模式对机构的末端操作器的轨迹进行规划。仿真结果进一步验证了机构的运动性能,达到了设计要求。
【图文】：
设计了一种新型并联机构，该机构用于轿车喷涂ｍ。１９４７年，Ｅ．邋Ｇｏｕｇｈ设计了种并联机构用于检测飞机轮胎的性能［９］。１９６５年，Ｄ．邋Ｓｔｅｗａｒｔ设计了一种并联机构该机构的６个驱动杆件连接其固定平台与运动平台［１（）］。由于该机构在各个领域具有广泛应用，因此将该机构称为Ｓｔｅｗａｒｔ机构。１９８３年，Ｋ．Ｈ．邋Ｈｕｎｔ设计了一三自由度的并联机构，通过控制移动副的运动来控制机构动平台的运动［１１］。１９８年，Ｒ．邋Ｃｌａｖｅｌ设计了邋ＤＥＬＴＡ并联机构［１２］，。该机构的动平台可以实现快速运动，逡逑并且经过多次改进和完善，如今利用该机构设计出的机械设备用于多个领域之中１９８６年，Ｆｉｃｈｔｅｒ对Ｓｔｅｗａｒｔ并联平台进行了深入研究，设计了实验样机，并给出并联机构驱动关节同动平台末端之间位置、速度和力的映射关系［１３］。进入到２０纪９０年代，由于信息技术的迅猛发展，大大加速了各位学者及各个研究单位对联机构的研宄进展。Ｊ．邋Ｐ．邋Ｍｅｒｌｅｔ制作了一台样机，并基于该样机所对应的的并联构的运动学分析、动力学分析和控制系统实现了控制［１４］。Ｇｏｓｓｌｉｎ和Ａｎｇｅｌｅｓ提了一种平面和球面三自由度并联平台，并对其结构进行了优化设计［１５］。目前，有代表性的并联机构有：如图１－２所示，为ＣＡＥ公司设计制造的多功能飞行模器［１６］；如图１－３所示，为上海交通大学研制的六足救援机器人。逡逑
设计了一种新型并联机构，，该机构用于轿车喷涂ｍ。１９４７年，Ｅ．邋Ｇｏｕｇｈ设计了种并联机构用于检测飞机轮胎的性能［９］。１９６５年，Ｄ．邋Ｓｔｅｗａｒｔ设计了一种并联机构该机构的６个驱动杆件连接其固定平台与运动平台［１（）］。由于该机构在各个领域具有广泛应用，因此将该机构称为Ｓｔｅｗａｒｔ机构。１９８３年，Ｋ．Ｈ．邋Ｈｕｎｔ设计了一三自由度的并联机构，通过控制移动副的运动来控制机构动平台的运动［１１］。１９８年，Ｒ．邋Ｃｌａｖｅｌ设计了邋ＤＥＬＴＡ并联机构［１２］，。该机构的动平台可以实现快速运动，逡逑并且经过多次改进和完善，如今利用该机构设计出的机械设备用于多个领域之中１９８６年，Ｆｉｃｈｔｅｒ对Ｓｔｅｗａｒｔ并联平台进行了深入研究，设计了实验样机，并给出并联机构驱动关节同动平台末端之间位置、速度和力的映射关系［１３］。进入到２０纪９０年代，由于信息技术的迅猛发展，大大加速了各位学者及各个研究单位对联机构的研宄进展。Ｊ．邋Ｐ．邋Ｍｅｒｌｅｔ制作了一台样机，并基于该样机所对应的的并联构的运动学分析、动力学分析和控制系统实现了控制［１４］。Ｇｏｓｓｌｉｎ和Ａｎｇｅｌｅｓ提了一种平面和球面三自由度并联平台，并对其结构进行了优化设计［１５］。目前，有代表性的并联机构有：如图１－２所示，为ＣＡＥ公司设计制造的多功能飞行模器［１６］；如图１－３所示，为上海交通大学研制的六足救援机器人。逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH112
【图文】：
设计了一种新型并联机构，该机构用于轿车喷涂ｍ。１９４７年，Ｅ．邋Ｇｏｕｇｈ设计了种并联机构用于检测飞机轮胎的性能［９］。１９６５年，Ｄ．邋Ｓｔｅｗａｒｔ设计了一种并联机构该机构的６个驱动杆件连接其固定平台与运动平台［１（）］。由于该机构在各个领域具有广泛应用，因此将该机构称为Ｓｔｅｗａｒｔ机构。１９８３年，Ｋ．Ｈ．邋Ｈｕｎｔ设计了一三自由度的并联机构，通过控制移动副的运动来控制机构动平台的运动［１１］。１９８年，Ｒ．邋Ｃｌａｖｅｌ设计了邋ＤＥＬＴＡ并联机构［１２］，。该机构的动平台可以实现快速运动，逡逑并且经过多次改进和完善，如今利用该机构设计出的机械设备用于多个领域之中１９８６年，Ｆｉｃｈｔｅｒ对Ｓｔｅｗａｒｔ并联平台进行了深入研究，设计了实验样机，并给出并联机构驱动关节同动平台末端之间位置、速度和力的映射关系［１３］。进入到２０纪９０年代，由于信息技术的迅猛发展，大大加速了各位学者及各个研究单位对联机构的研宄进展。Ｊ．邋Ｐ．邋Ｍｅｒｌｅｔ制作了一台样机，并基于该样机所对应的的并联构的运动学分析、动力学分析和控制系统实现了控制［１４］。Ｇｏｓｓｌｉｎ和Ａｎｇｅｌｅｓ提了一种平面和球面三自由度并联平台，并对其结构进行了优化设计［１５］。目前，有代表性的并联机构有：如图１－２所示，为ＣＡＥ公司设计制造的多功能飞行模器［１６］；如图１－３所示，为上海交通大学研制的六足救援机器人。逡逑
设计了一种新型并联机构，，该机构用于轿车喷涂ｍ。１９４７年，Ｅ．邋Ｇｏｕｇｈ设计了种并联机构用于检测飞机轮胎的性能［９］。１９６５年，Ｄ．邋Ｓｔｅｗａｒｔ设计了一种并联机构该机构的６个驱动杆件连接其固定平台与运动平台［１（）］。由于该机构在各个领域具有广泛应用，因此将该机构称为Ｓｔｅｗａｒｔ机构。１９８３年，Ｋ．Ｈ．邋Ｈｕｎｔ设计了一三自由度的并联机构，通过控制移动副的运动来控制机构动平台的运动［１１］。１９８年，Ｒ．邋Ｃｌａｖｅｌ设计了邋ＤＥＬＴＡ并联机构［１２］，。该机构的动平台可以实现快速运动，逡逑并且经过多次改进和完善，如今利用该机构设计出的机械设备用于多个领域之中１９８６年，Ｆｉｃｈｔｅｒ对Ｓｔｅｗａｒｔ并联平台进行了深入研究，设计了实验样机，并给出并联机构驱动关节同动平台末端之间位置、速度和力的映射关系［１３］。进入到２０纪９０年代，由于信息技术的迅猛发展，大大加速了各位学者及各个研究单位对联机构的研宄进展。Ｊ．邋Ｐ．邋Ｍｅｒｌｅｔ制作了一台样机，并基于该样机所对应的的并联构的运动学分析、动力学分析和控制系统实现了控制［１４］。Ｇｏｓｓｌｉｎ和Ａｎｇｅｌｅｓ提了一种平面和球面三自由度并联平台，并对其结构进行了优化设计［１５］。目前，有代表性的并联机构有：如图１－２所示，为ＣＡＥ公司设计制造的多功能飞行模器［１６］；如图１－３所示，为上海交通大学研制的六足救援机器人。逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH112
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄冠宇;方跃法;曲海波;田春旭;;基于遗传算法的五杆机构运动性能优化[J];北京交通大学学报;2015年04期
2 曲海波;梁艺瀚;方跃法;周益林;;4-RRS冗余球面并联机构的静力学与刚度分析[J];机械工程学报;2015年11期
3 王瑞芳;刘林;邱继红;;基于MATLAB和ADAMS的并联机器人的轨迹规划仿真研究[J];机床与液压;2014年21期
4 牛雪梅;高国琴;刘辛军;鲍智达;;新型驱动冗余并联机构动力学建模及简化分析[J];机械工程学报;2014年19期
5 郭盛;王乃s
本文编号：2632697
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2632697.html
