一种四自由度并联机构的运动学与动力学分析

发布时间：2020-04-24 08:01

【摘要】：本文首先以2-RPU2-SPS空间四自由度并联机构为研究对象,用SolidWorks软件对其建立了三维模型,通过对该机构三维模型机构原理图的研究,分析了该机构的运动学,包括运动学位置正解、运动学位置逆解、工作空间、奇异位型和传动性能,在此基础上,对该并联机构用牛顿-欧拉法进行了动力学逆解的研究分析,其中包括对各支链的速度以及加速度的求解,然后建立了机构动力学逆解方程,最后用Adams软件和Matlab软件分别对其运动学和动力学进行了仿真。本文的研究内容主要分为以下几部分:(1)2-RPU2-SPS空间四自由度并联机构用SolidWorks软件建立了三维模型,通过螺旋理论对该机构的自由度属性进行了分析,可以实现机构的两个旋转运动和两个平移运动(2R2T)。其次,对机构的位置进行了分析。对于运动学位置逆解分析,显式表达式可以从给定机构的独立运动参数中获得,并且通过计算一组非线性方程组来求解运动学位置正解问题。为了验证理论推理的准确性,在Matlab软件中进行了仿真,将仿真数据和理论推导对比,验证模型建立的正确性和方程求解的准确性。(2)为了方便以后对2-RPU2-SPS并联机构更好的研究,对该机构的全雅可比矩阵进行了分析,在结合该并联机构的构型和运动学位置逆解的基础上,对转角和杆长进行限制,综合利用搜索算法表示该并联机构的工作空间,然后对该机构的奇异位型种类进行了研究,最后用压力角评价了该机构的力/力矩的传动性能。(3)在每一个运动支链上建立一个支链坐标系,容易得到支链坐标系相对于参考坐标系的旋转矩阵,然后可以分别求得各个运动支链活塞和缸体的速度和加速度,在此基础上运用牛顿-欧拉法建立支链动力学方程,然后建立运动平台动力学方程,通过求解该方程,可以得到该并联机构的约束力矩与驱动力方程式,最后用Adams软件对该并联机构进行动力学仿真。
【图文】：

图 1-1 并联机构在娱乐上的应用代，Willard L.V.Pollard[4]就一种关于喷漆的机构申的完成喷漆过程，减轻工人们劳动强度，如图 1-2图 1-2 并联机构应用于喷漆过程工程师 Gough[5]研究了一种对轮胎进行性能评估的显著增强轮胎可靠性，因此得到了广泛的应用。六ough 研究的基础上对并联机构进行了深入的研究

生和发展一词出现之前，早在十六世纪四十年代就有人钻研her Wren 研究了闭式运动链一系列理论问题。二十innett[3]申请了一个专利，该专利被认为是并联机构动平台模型，但其只停留在理论阶段，，如图 1-1 所图 1-1 并联机构在娱乐上的应用代，Willard L.V.Pollard[4]就一种关于喷漆的机构申的完成喷漆过程，减轻工人们劳动强度，如图 1-
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH112

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本文编号：2638720