新型三转动并联机构运动学综合与虚拟样机开发

发布时间：2023-06-05 03:47

　　本文密切结合航空航天、智能机器人等领域对纯转动并联机构的重要需求,在国家自然科学基金项目资助下,深入研究了新型空间三转动自由度并联机构3-PUS&S的设计理论与方法,内容涉及运动学分析、工作空间分析、尺度综合、虚拟样机设计及静/动态特性预估等。主要研究成果如下: 1.运动学分析。根据该机构创成运动特点,采用倾斜角-扭转角法描述动平台姿态,借助螺旋理论建立机构正、逆位置分析模型与速度雅可比矩阵,并结合算例验证了上述模型的有效性。 2.工作空间分析。明确该机构可达/任务工作空间的数学定义,计及移动副位移、铰链转角及连杆干涉等工程约束,逆向搜索出机构可达工作空间,并揭示了尺度参数对工作空间的影响。 3.尺度综合。采用适宜的全域运动学性能评价指标,借助运动学性能图谱揭示了关键设计变量的影响程度与取值范围,并综合考虑相关的几何/工程约束,实现了机构的运动学优化设计。 4.虚拟样机设计与静/动态特性预估。结合工程需求开发出虚拟样机,经运动仿真与干涉检验,验证了运动学设计理论的有效性;针对典型姿态,预估虚拟样机的静刚度与动力学特性,并揭示出关键影响因素。 上述研究成果为该机构的物理样机开发奠...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 运动学分析
        1.2.2 工作空间分析
        1.2.3 尺度综合
        1.2.4 动静态特性预估
    1.3 本文主要研究内容
第二章 3-PUS& S机构运动学分析
    2.1 引言
    2.2 机构简介
    2.3 机构坐标系建立及姿态描述
    2.4 机构位置逆解
    2.5 位置正解
    2.6 速度雅可比矩阵建立
    2.7 算例分析
    2.8 小结
第三章 3-PUS& S机构工作空间分析
    3.1 引言
    3.2 工作空间定义
    3.3 工作空间的约束条件
        3.3.1 主动移动副位移约束
        3.3.2 铰链转角范围约束
        3.3.3 连杆干涉约束
    3.4 可达工作空间的搜索方法
    3.5 尺度参数对工作空间的影响
        3.5.1 算例分析
        3.5.2 尺度参数对工作空间的影响
    3.6 小结
第四章 3-PUS& S机构尺度综合
    4.1 引言
    4.2 设计变量
    4.3 运动学性能评价指标
    4.4 约束条件
    4.5 运动学性能图谱
    4.6 优化设计
    4.7 算例
    4.8 小结
第五章 3-PUS& S机构虚拟样机设计及静动态特性预估
    5.1 引言
    5.2 3-PUS&S机构虚拟样机设计
        5.2.1 虚拟样机尺度参数
        5.2.2 实体造型
    5.3 运动仿真
        5.3.1 方位角仿真
        5.3.2 倾斜角仿真
        5.3.3 自转角仿真
    5.4 虚拟样机静刚度性能预估
    5.5 虚拟样机模态分析
    5.6 小结
第六章 全文总结
    6.1 结论
    6.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3831623