基于绝对节点坐标法的平面3-RRR并联机构动力学分析

发布时间：2022-08-12 16:55

　　柔性并联机构具有轻质、低能耗、高精度等优点,在航空航天、精密加工与测量、高速装配等领域有很广阔的应用前景。然而,柔性构件在驱动力或外力作用下很容易发生弯曲、拉伸等弹性变形,导致系统的运动精度降低,平稳性下降,严重时甚至出现系统失稳和柔性杆损坏。因此,准确建立柔性并联机构的柔性多体动力学模型,分析柔性并联机构的运动学和动力学行为,对工程应用具有重要的理论意义和应用价值。本文以柔性平面3-RRR并联机构为研究对象,采用绝对节点坐标方法建立其动力学模型。对柔性单摆梁和柔性空间双摆进行动力学仿真,同时利用有限元分析软件ANSYS建立相同条件下的有限元分析模型,验证了绝对节点坐标方法的求解精度和在三维大变形柔性系统中应用的可行性。完成对柔性平面3-RRR并联机构的柔性多体动力学建模和求解。将主动杆和从动杆均视为柔性杆,采用绝对节点坐标三维梁单元描述,通过直接积分方法求解系统动力学方程,获得了各时刻并联机构的位姿。结果表明,由于柔性杆的弯曲和拉伸变形,使得机构的输出轨迹产生很大的偏差,动平台产生旋转,并且导致动平台加速度的波动,降低系统的稳定性。在ANSYS中建立平面3-RRR并联机构有限元分析模... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 平面3-RRR并联机构
        1.2.2 柔性多体动力学
        1.2.3 系统动力学方程求解算法研究
    1.3 本文主要研究内容
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 本文体系结构
    1.4 本章小结
第2章 绝对节点坐标法理论基础和算例分析
    2.1 引言
    2.2 绝对节点坐标方法有限元列式构造
        2.2.1 绝对节点坐标梁单元几何描述
        2.2.2 绝对节点坐标梁单元弹性力
        2.2.3 绝对节点坐标梁单元广义外力阵
    2.3 绝对节点坐标梁单元动力学系统建模
        2.3.1 绝对节点坐标梁单元质量矩阵
        2.3.2 绝对节点坐标梁单元动力学方程
    2.4 仿真算例
        2.4.1 单摆梁仿真算例
        2.4.2 空间双摆仿真算例
    2.5 本章小结
第3章 平面3-RRR并联机构动力学分析
    3.1 引言
    3.2 平面3-RRR并联机构运动学分析
    3.3 平面3-RRR机构动力学建模
        3.3.1 柔性杆弹性力
        3.3.2 转动副约束方程
        3.3.3 系统动力学方程
    3.4 平面3-RRR并联机构ANCF仿真结果
    3.5 平面3-RRR并联机构有限元分析
    3.6 本章小结
第4章 平面3-RRR并联机构影响参数分析
    4.1 引言
    4.2 影响参数评价指标
    4.3 参数影响分析
        4.3.1 材料弹性模量
        4.3.2 杆件横截面形状与尺寸
        4.3.3 机构负载
        4.3.4 动平台角频率
        4.3.5 动平台质心运动轨迹
    4.4 本章小结
第5章 结论
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果



本文编号：3676252