基于性能指标的冗余驱动并联机构输入选取研究

发布时间：2017-04-16 22:19

  本文关键词：基于性能指标的冗余驱动并联机构输入选取研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技的进步,并联机构应用的范围逐渐变大,例如:航空航天,计算机辅助制造业、机械制造业等等。一般来讲,并联机构都存在若干个合理的输入,这些合理的输入都可以实现并联机构所期望的运动。但不同的输入会使机构的性能有很大的差异。因此,基于并联机构性能的输入副的选取是一个值得研究的问题。本文主要针对添加一条冗余支链或添加一个冗余关节的并联机构进行了基于灵巧性和最小刚度的输入优选方法的研究。通过对完全对称机构约束螺旋和驱动螺旋的分析,提出了一种优选并联机构输入副的方法。该方法是根据机构的灵巧性和最小刚度同驱动螺旋与所选择基准面的夹角的关系,来选择使并联机构的性能最优的输入副组合。通过对完全对称机构的初始位置时,机构的约束螺旋和驱动螺旋的观察和分析,提出了一种分析选择并联机构输入副的方法。该方法是通过,分析机构的灵巧性和最小刚度随驱动螺旋与所选择基准面的夹角的变化规律,经过分析比较夹角的大小,选择使并联机构的性能最优的一组输入副组合。利用该方法,基于机构灵巧性和最小刚度,分别对添加一条冗余支链的三平移,两移一转,两转一移,三移一转机构和增加一个关节冗余的三平移,两转一移,三移一转机构输入选取进行了优化,得到机构灵巧性、最小刚度性能与驱动螺旋和基准面夹角的变化规律。并以4UPU/SPS为例,详细介绍了该方法的输入选取过程,同时通过计算、仿真验证了该方法的正确性。此外,基于机构灵巧性和最小刚度,对两转一移机构的输入选取进行了优选。以3RPS并联机构为例,对其添加不同冗余支链时,3RPS并联机构的灵巧性和最小刚度性能进行分析。用MATLAB对机构的灵巧性进行了计算,同时,用ANSYS软件对机构的刚度性能进行了仿真。分析添加不同冗余支链时,机构的性能差异。
【关键词】：并联机构 输入选取 关节冗余 性能分析 支链冗余
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 冗余驱动并联机构的概述10-11
• 1.2 冗余驱动并联机构的研究现状11-14
• 1.2.1 冗余驱动并联机构在国际上的研究现状11-13
• 1.2.2 冗余驱动并联机构在国内的研究现状13-14
• 1.3 课题的研究意义14-15
• 1.4 课题的研究内容15-16
• 第2章 冗余驱动并联机构输入选取的优选方法16-22
• 2.1 概述16
• 2.2 矩阵奇异值分解16-17
• 2.3 冗余驱动并联机构输入优选方法17-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 支链型冗余驱动并联机构基于灵巧性的输入优选22-41
• 3.1 引言22
• 3.2 三平移机构分析22-25
• 3.2.1 添加过原点的冗余驱动力线矢时灵巧性变化规律23-24
• 3.2.2添加平行于基准面的冗余驱动力偶时灵巧性变化规律24-25
• 3.3 可沿基准面法线n移动，不可绕n转动的两转一移机构分析25-30
• 3.3.1 添加过原点的冗余驱动力线矢时灵巧性变化规律26-29
• 3.3.2 添加沿基准面法线方向的冗余驱动力偶时灵巧性变化规律29-30
• 3.4 可绕基准面法线转动的三移一转机构分析30-34
• 3.4.1 添加过原点的冗余驱动力线矢时灵巧性变化规律31-32
• 3.4.2 添加沿基准面法线方向的冗余驱动力偶时灵巧性变化规律32-34
• 3.5 实例分析34-40
• 3.5.1 机构模型34
• 3.5.2 输入副的选择34-36
• 3.5.3 输入副选择的验证36-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 支链型冗余驱动并联机构基于最小刚度的输入优选41-54
• 4.1 引言41
• 4.2 刚度矩阵分析41-44
• 4.3 三自由度支链型冗余驱动并联机构最小刚度分析44-47
• 4.3.1 添加的冗余驱动螺旋为驱动力线矢时最小刚度的变化规律44-46
• 4.3.2 添加的冗余驱动螺旋为力偶时最小刚度的变化规律46-47
• 4.4 四自由度支链型冗余驱动并联机构最小刚度分析47-50
• 4.4.1 添加的冗余驱动螺旋为力线矢时最小刚度的变化规律48-49
• 4.4.2 添加的冗余驱动螺旋为力偶时最小刚度的变化规律49-50
• 4.5 实例分析50-53
• 4.5.1 机构模型50
• 4.5.2 输入副的选择50
• 4.5.3 输入副选择的验证50-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 关节型冗余驱动并联机构基于灵巧性的输入优选54-59
• 5.1 引言54
• 5.2 三平移关节型冗余驱动并联机构灵巧性分析54-55
• 5.3 两转一移关节型冗余驱动并联机构灵巧性分析55-57
• 5.4 三移一转关节型冗余驱动并联机构灵巧性分析57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第6章 两转一移冗余驱动并联机构灵巧性和最小刚度的综合分析59-69
• 6.1 引言59
• 6.2 灵巧性与最小刚度的综合分析59
• 6.3 机构的性能仿真59-68
• 6.3.1 机构模型59-60
• 6.3.2 机构的灵巧性性能分析60-63
• 6.3.3 机构的刚度性能分析63-68
• 6.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间承担的科研项目与主要成果74-75
• 致谢75-76
• 作者简介76

【参考文献】

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本文编号：311821