张缩带传动并联机构构型及运动学分析
发布时间：2021-08-20 04:47
张缩带传动并联机构（spread band drive parallel mechanism）是20世纪80年代出现的一种新型并联机构,它用张缩带传动元件代替传统机构的连杆,具备结构紧凑、工作空间较大的优点,既能够承受拉力,也可以承受一定的压力和变形,是一种新型传动机构。本文从张缩带元件现有的结构及特点出发,对其进行分析和改进,并构建以张缩带元件为基础的机构构型,进行运动学正反解分析,工作空间和奇异位形的分析,机构的实例仿真和三维建模等方面的研究,为张缩带传动并联机构的开发与应用提供理论依据。首先,分析了现有张缩带元件的结构和特点,对其结构进行了改进,并构建出两种张缩带传动并联机构,分析了其自由度,确定了其构型形式。其次,对这两种并联机构分别进行了运动学分析,建立了机构的位姿方程,提出了机构位姿反解数值解法,给出了机构的速度和加速度正反解方程及雅可比矩阵,并对位姿方程进行了算例验证;对机构的工作空间和奇异位形进行了分析。最后,根据以上理论分析,对机构实例进行了仿真,并用SolidWorks建立了机构的三维实体模型。根据机构反解模型,通过用MATLAB软件对机构末端执行部件的速度、加速度...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
并联娱乐机构
§1-1 并联机构的起源与应用概况1-1-1并联机构的起源并联机构（Parallel Machanism）简称为 PM，可以定义为通过两个或两个以上的独立运动支链连接动平台以及静平台，并控制动平台运动的闭环机构。并联机构的出现最早可以追溯到 1928 年，Gwinnett[1]设计了一种娱乐设施，该机构是一种以球面机构为主的并联机构，1931 年获得了专利，如图 1.1 所示；1938年，Pollard[2]发明了一种具有工业用途的并联机构，进行汽车的喷漆， 1940 年获得了专利，如图 1.2 所示；1962 年，Gought[3]设计出了用于轮胎检测的六自由度的并联机构，如图 1.3 所示；1965 年英国高级工程师Stewart[4]将这种机构推广到飞行模拟器装置上，引起了工程界的广泛关注，这种机构也是目前应用最广泛的并联机构，被称为 Gough-Stewart 平台或 Stewart 平台，如图 1.4 所示。从结构上看，Stewart 机构的动平台通过六个相同且独立的分支与定平台相联接，每个分支中含有一个联接动平台的球铰、一个移动副和一个连接定平台的球铰，为避免绕两个球铰中心连线的自转运动，通常也由一个万向铰来代替其中一个球铰。
图 1.3 Gough 并联机构 图 1.4 Stewart 平台Fig. 1.3 Gough parallel mechanism Fig. 1.4 Stewart platform1-1-2并联机构的应用概况在并联机构的应用方面，由于并联机构具有刚度大、运动惯性小、精度高、承载能力大、结构紧凑特点，在许多科学研究和工业领域都有着十分广泛的应用[12~14]。例如以下诸多方面：(1)模拟运动。飞行员三维空间的训练模拟器，驾驶模拟器；工程模拟器，如船用摇摆台等；检测产在模拟的反复冲击、振动下的运行可靠性，如图 1.5 所示[15~19]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design and Kinematic Analysis of a Novel Humanoid Robot Eye Using Pneumatic Artificial Muscles[J]. Xuan-yin Wang, Yang Zhang, Xiao-jie Fu, Gui-shan Xiang State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control, Zhejiang University, Hangzhou 310027, P. R. China. Journal of Bionic Engineering. 2008(03)
[2]解非线性方程的牛顿迭代法及其应用[J]. 柳辉. 重庆工学院学报(自然科学版). 2007(08)
[3]一种两自由度并联机构的位姿分析[J]. 贾中会,王峻峰,史铁林. 机械工程师. 2007(01)
[4]一种三自由度并联机器人的运动学分析[J]. 张应龙. 机械传动. 2006(03)
[5]一种三平移并联机器人运动学分析[J]. 艾永强,马履中. 机械设计. 2005(11)
[6]一种新型起重机器人的运动学分析与应用[J]. 刘树青,吴洪涛. 河北科技大学学报. 2004(02)
[7]漂浮基空间机器人双臂协调操作逆运动学的完全笛卡尔坐标方法[J]. 洪在地,陈力. 机械科学与技术. 2003(06)
[8]六自由度绳牵引并联机构的可达工作空间分析[J]. 郑亚青,刘雄伟. 华侨大学学报(自然科学版). 2002(04)
[9]冗余度大型射电望远镜广义Stewart平台[J]. 仇原鹰,魏强,段宝岩,杜敬利. 机械工程学报. 2001(12)
[10]并联机床主运动模块设计的研究[J]. 范顺成,张顺心,高峰,许晓云,张建军. 西安交通大学学报. 2002(01)
硕士论文
[1]四自由度并联机构的型综合分析及其应用[D]. 刘剑敏.江苏大学 2007
[2]新型六自由度并联机器人工作空间研究[D]. 王朋.西安建筑科技大学 2006
[3]移动机械手协调控制技术的研究[D]. 刘兵.河北工业大学 2005
本文编号：3352844
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
并联娱乐机构
§1-1 并联机构的起源与应用概况1-1-1并联机构的起源并联机构（Parallel Machanism）简称为 PM，可以定义为通过两个或两个以上的独立运动支链连接动平台以及静平台，并控制动平台运动的闭环机构。并联机构的出现最早可以追溯到 1928 年，Gwinnett[1]设计了一种娱乐设施，该机构是一种以球面机构为主的并联机构，1931 年获得了专利，如图 1.1 所示；1938年，Pollard[2]发明了一种具有工业用途的并联机构，进行汽车的喷漆， 1940 年获得了专利，如图 1.2 所示；1962 年，Gought[3]设计出了用于轮胎检测的六自由度的并联机构，如图 1.3 所示；1965 年英国高级工程师Stewart[4]将这种机构推广到飞行模拟器装置上，引起了工程界的广泛关注，这种机构也是目前应用最广泛的并联机构，被称为 Gough-Stewart 平台或 Stewart 平台，如图 1.4 所示。从结构上看，Stewart 机构的动平台通过六个相同且独立的分支与定平台相联接，每个分支中含有一个联接动平台的球铰、一个移动副和一个连接定平台的球铰，为避免绕两个球铰中心连线的自转运动，通常也由一个万向铰来代替其中一个球铰。
图 1.3 Gough 并联机构 图 1.4 Stewart 平台Fig. 1.3 Gough parallel mechanism Fig. 1.4 Stewart platform1-1-2并联机构的应用概况在并联机构的应用方面，由于并联机构具有刚度大、运动惯性小、精度高、承载能力大、结构紧凑特点，在许多科学研究和工业领域都有着十分广泛的应用[12~14]。例如以下诸多方面：(1)模拟运动。飞行员三维空间的训练模拟器，驾驶模拟器；工程模拟器，如船用摇摆台等；检测产在模拟的反复冲击、振动下的运行可靠性，如图 1.5 所示[15~19]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design and Kinematic Analysis of a Novel Humanoid Robot Eye Using Pneumatic Artificial Muscles[J]. Xuan-yin Wang, Yang Zhang, Xiao-jie Fu, Gui-shan Xiang State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control, Zhejiang University, Hangzhou 310027, P. R. China. Journal of Bionic Engineering. 2008(03)
[2]解非线性方程的牛顿迭代法及其应用[J]. 柳辉. 重庆工学院学报(自然科学版). 2007(08)
[3]一种两自由度并联机构的位姿分析[J]. 贾中会,王峻峰,史铁林. 机械工程师. 2007(01)
[4]一种三自由度并联机器人的运动学分析[J]. 张应龙. 机械传动. 2006(03)
[5]一种三平移并联机器人运动学分析[J]. 艾永强,马履中. 机械设计. 2005(11)
[6]一种新型起重机器人的运动学分析与应用[J]. 刘树青,吴洪涛. 河北科技大学学报. 2004(02)
[7]漂浮基空间机器人双臂协调操作逆运动学的完全笛卡尔坐标方法[J]. 洪在地,陈力. 机械科学与技术. 2003(06)
[8]六自由度绳牵引并联机构的可达工作空间分析[J]. 郑亚青,刘雄伟. 华侨大学学报(自然科学版). 2002(04)
[9]冗余度大型射电望远镜广义Stewart平台[J]. 仇原鹰,魏强,段宝岩,杜敬利. 机械工程学报. 2001(12)
[10]并联机床主运动模块设计的研究[J]. 范顺成,张顺心,高峰,许晓云,张建军. 西安交通大学学报. 2002(01)
硕士论文
[1]四自由度并联机构的型综合分析及其应用[D]. 刘剑敏.江苏大学 2007
[2]新型六自由度并联机器人工作空间研究[D]. 王朋.西安建筑科技大学 2006
[3]移动机械手协调控制技术的研究[D]. 刘兵.河北工业大学 2005
本文编号：3352844
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