平面三自由度并联机构的分析与设计
发布时间：2022-02-15 09:36
平面三自由度并联机构由于具有结构简单,负载能力强,制造成本比较低廉等特点而受到越来越多的关注,本文对一种新型的杆件空间布置的平面三自由度并联机构的结构原理、运动学、精度做了分析,并基于工作空间设计了相应的参数。根据机构的结构特点分析了机构自由度的数目与性质,通过改变机构中杆件的数目与布置方式,提出了多种衍变结构,最后通过软件仿真对机构的运动特性进行验证。利用虚拟机构法建立了平面三自由度并联机构的正反解数学模型,通过雅可比矩阵法得到机构的位置正解,在位置分析的基础上对机构的速度、加速度以及奇异位形进行了分析。通过建立数学模型分析了机构结构参数与机构工作空间的关系,进而设计了合理的结构参数,在得到了结构参数的基础上,结合输入滑块的行程限制与球铰转角的约束条件求解了机构的工作空间。分析了连杆弹性变形误差,滚珠丝杠受力变形误差,连杆制造误差,铰链间隙误差以及电机驱动误差对机构精度的影响。通过建立机构的受力平衡方程分析了连杆弹性变形误差与滚珠丝杠副受力变形误差对机构精度的影响,利用蒙特卡洛误差分析方法对连杆加工误差、铰链间隙误差以及电机驱动误差对机构精度的影响做了分析。
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１精密定位系统
１绪论硕士学位论文??由度混联机构，文章对机构的杆件参数与曲柄存在的关系进行了深入的分析，为混联机??构的研宄提供了新的思路。学者对平面三自由度并联机构的研宄也并不是仅停留在理论??层面，也有很多学者提出来一些能实现平面三自由度运动的实际构型，靳龙等［２５］根据平??面三自由度并联机构的运动特征为基础，提出了一种新型的机械臂，文章对机械臂末端??操作平台的自由度进行了分析，发现其能在一个平面内实现二个移动与一个转动，因此??该机构也是一个平面三自由度并联机构，其结构简图如图Ｕ４所示。仇洪根［２６］提出了??一种基于平面三自由度并联机构的组合喷涂机器人，该机器人的四个喷涂模块均是由平??面三自由度并联机构组成，其中的一个运动模块的结构简图如图１．１５所示。赵章焰［２７］??公开发明了一种平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，该机构通过吊臂??举升机构的位置变化实现转动臂的转动与举升臂的伸缩，从而实现起重机在平面内的二??个移动自由度与一个转动自由度，其结构简图如图１．１６所＞丁＜。??
１绪论硕士学位论文??由度混联机构，文章对机构的杆件参数与曲柄存在的关系进行了深入的分析，为混联机??构的研宄提供了新的思路。学者对平面三自由度并联机构的研宄也并不是仅停留在理论??层面，也有很多学者提出来一些能实现平面三自由度运动的实际构型，靳龙等［２５］根据平??面三自由度并联机构的运动特征为基础，提出了一种新型的机械臂，文章对机械臂末端??操作平台的自由度进行了分析，发现其能在一个平面内实现二个移动与一个转动，因此??该机构也是一个平面三自由度并联机构，其结构简图如图Ｕ４所示。仇洪根［２６］提出了??一种基于平面三自由度并联机构的组合喷涂机器人，该机器人的四个喷涂模块均是由平??面三自由度并联机构组成，其中的一个运动模块的结构简图如图１．１５所示。赵章焰［２７］??公开发明了一种平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，该机构通过吊臂??举升机构的位置变化实现转动臂的转动与举升臂的伸缩，从而实现起重机在平面内的二??个移动自由度与一个转动自由度，其结构简图如图１．１６所＞丁＜。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]并联机构奇异构型运动稳定性与其动力学参数[J]. 李雨桐,王玉新. 机械工程学报. 2017(13)
[2]平面3-RRR并联机构的自激振动实验研究[J]. 刘胜,邱志成,张宪民. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]3-RRP平面并联机构的工作空间和灵巧度分析[J]. 刘小娟,李虹,李瑞琴,郝亮亮,汪辉. 东华大学学报(自然科学版). 2016(04)
[4]3-RRR平面并联机器人工作空间边界求解和灵活性研究[J]. 曹丽亚,崔建昆,宋亚楠. 机械传动. 2016(08)
[5]基于影响系数法的平面3RRR并联机构运动求解研究[J]. 淡卜绸,鲁开讲,郭旭侠,魏宏波. 机械设计与制造. 2016(08)
[6]冗余平面并联机器人工作空间分析及轨迹规划[J]. 徐洋,管文博,黄双. 机械科学与技术. 2015(08)
[7]基于正交设计的2UPS-RPU并联机构误差分析[J]. 牛亚雯,冯志友,温淑鸿. 机械设计. 2015(01)
[8]3-PRP平面并联机构运动学分析[J]. 董倩文,刘永姜,李瑞琴,蒋红军. 机械传动. 2015(01)
[9]基于蒙特卡洛方法的3-PRS并联机器人误差分析[J]. 康件丽,陈国强,赵俊伟. 机械设计与制造. 2014(06)
[10]一种三自由度混联机械臂的运动学分析[J]. 靳龙,靳剑桥,陈岳坪,邱敏敏. 机械设计与研究. 2014(02)
博士论文
[1]六自由度并联机构精度分析及其综合方法研究[D]. 丁建.哈尔滨工业大学 2015
[2]考虑运动副间隙的平面三自由度并联机构研究[D]. 张续冲.华南理工大学 2015
硕士论文
[1]2-PSS&2-P2（?）并联机器人机构的性能分析与设计[D]. 甄文臣.南京理工大学 2017
[2]3-P&2（？）并联机构运动特性及静刚度研究[D]. 祝帅.南京理工大学 2016
[3]3-PRP平面并联机构的运动与刚度性能研究[D]. 董倩文.中北大学 2015
[4]3-RRP平面并联机构的性能研究[D]. 韩霄.中北大学 2015
[5]被动铰为球铰的二自由度平移并联机构的分析与设计[D]. 吴静.南京理工大学 2015
[6]3-RSR并联机构的精度研究[D]. 杨斌.中北大学 2014
[7]3-RPR三自由度并联机构的性能研究[D]. 武振华.中北大学 2013
[8]平面三自由度柔顺微定位平台结构与设计研究[D]. 黄朋涛.山东理工大学 2012
本文编号：3626388
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１精密定位系统
１绪论硕士学位论文??由度混联机构，文章对机构的杆件参数与曲柄存在的关系进行了深入的分析，为混联机??构的研宄提供了新的思路。学者对平面三自由度并联机构的研宄也并不是仅停留在理论??层面，也有很多学者提出来一些能实现平面三自由度运动的实际构型，靳龙等［２５］根据平??面三自由度并联机构的运动特征为基础，提出了一种新型的机械臂，文章对机械臂末端??操作平台的自由度进行了分析，发现其能在一个平面内实现二个移动与一个转动，因此??该机构也是一个平面三自由度并联机构，其结构简图如图Ｕ４所示。仇洪根［２６］提出了??一种基于平面三自由度并联机构的组合喷涂机器人，该机器人的四个喷涂模块均是由平??面三自由度并联机构组成，其中的一个运动模块的结构简图如图１．１５所示。赵章焰［２７］??公开发明了一种平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，该机构通过吊臂??举升机构的位置变化实现转动臂的转动与举升臂的伸缩，从而实现起重机在平面内的二??个移动自由度与一个转动自由度，其结构简图如图１．１６所＞丁＜。??
１绪论硕士学位论文??由度混联机构，文章对机构的杆件参数与曲柄存在的关系进行了深入的分析，为混联机??构的研宄提供了新的思路。学者对平面三自由度并联机构的研宄也并不是仅停留在理论??层面，也有很多学者提出来一些能实现平面三自由度运动的实际构型，靳龙等［２５］根据平??面三自由度并联机构的运动特征为基础，提出了一种新型的机械臂，文章对机械臂末端??操作平台的自由度进行了分析，发现其能在一个平面内实现二个移动与一个转动，因此??该机构也是一个平面三自由度并联机构，其结构简图如图Ｕ４所示。仇洪根［２６］提出了??一种基于平面三自由度并联机构的组合喷涂机器人，该机器人的四个喷涂模块均是由平??面三自由度并联机构组成，其中的一个运动模块的结构简图如图１．１５所示。赵章焰［２７］??公开发明了一种平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，该机构通过吊臂??举升机构的位置变化实现转动臂的转动与举升臂的伸缩，从而实现起重机在平面内的二??个移动自由度与一个转动自由度，其结构简图如图１．１６所＞丁＜。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]并联机构奇异构型运动稳定性与其动力学参数[J]. 李雨桐,王玉新. 机械工程学报. 2017(13)
[2]平面3-RRR并联机构的自激振动实验研究[J]. 刘胜,邱志成,张宪民. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]3-RRP平面并联机构的工作空间和灵巧度分析[J]. 刘小娟,李虹,李瑞琴,郝亮亮,汪辉. 东华大学学报(自然科学版). 2016(04)
[4]3-RRR平面并联机器人工作空间边界求解和灵活性研究[J]. 曹丽亚,崔建昆,宋亚楠. 机械传动. 2016(08)
[5]基于影响系数法的平面3RRR并联机构运动求解研究[J]. 淡卜绸,鲁开讲,郭旭侠,魏宏波. 机械设计与制造. 2016(08)
[6]冗余平面并联机器人工作空间分析及轨迹规划[J]. 徐洋,管文博,黄双. 机械科学与技术. 2015(08)
[7]基于正交设计的2UPS-RPU并联机构误差分析[J]. 牛亚雯,冯志友,温淑鸿. 机械设计. 2015(01)
[8]3-PRP平面并联机构运动学分析[J]. 董倩文,刘永姜,李瑞琴,蒋红军. 机械传动. 2015(01)
[9]基于蒙特卡洛方法的3-PRS并联机器人误差分析[J]. 康件丽,陈国强,赵俊伟. 机械设计与制造. 2014(06)
[10]一种三自由度混联机械臂的运动学分析[J]. 靳龙,靳剑桥,陈岳坪,邱敏敏. 机械设计与研究. 2014(02)
博士论文
[1]六自由度并联机构精度分析及其综合方法研究[D]. 丁建.哈尔滨工业大学 2015
[2]考虑运动副间隙的平面三自由度并联机构研究[D]. 张续冲.华南理工大学 2015
硕士论文
[1]2-PSS&2-P2（?）并联机器人机构的性能分析与设计[D]. 甄文臣.南京理工大学 2017
[2]3-P&2（？）并联机构运动特性及静刚度研究[D]. 祝帅.南京理工大学 2016
[3]3-PRP平面并联机构的运动与刚度性能研究[D]. 董倩文.中北大学 2015
[4]3-RRP平面并联机构的性能研究[D]. 韩霄.中北大学 2015
[5]被动铰为球铰的二自由度平移并联机构的分析与设计[D]. 吴静.南京理工大学 2015
[6]3-RSR并联机构的精度研究[D]. 杨斌.中北大学 2014
[7]3-RPR三自由度并联机构的性能研究[D]. 武振华.中北大学 2013
[8]平面三自由度柔顺微定位平台结构与设计研究[D]. 黄朋涛.山东理工大学 2012
本文编号：3626388
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