三维平移并联机构型综合与性能分析

发布时间：2017-06-02 22:00

  本文关键词：三维平移并联机构型综合与性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：并联机构具有刚度大,承载能力强,精度高,运动惯性小等优点,适用于高速或者重载的场合。其中少自由度并联机构还具有结构简单,制造和维护成本较低等优点,特别是分支相同,结构对称,具有各向同性的三维移动并联机构受到了国内外学者的广泛关注。本文首先运用螺旋理论对自由度为3、4、5的分支运动链进行了型综合。其次,根据驱动装置安装在固定平台或者靠近固定平台的地方、直线驱动等要求,讨论了选取移动副做为并联机构驱动副时,其在固定平台上的所有可能布局。最后,根据并联机构运动支链运动副数目应尽可能少的原则,选取了三个驱动副轴线均与固定平台成一定角度,且相交于固定平台上方一点的新型3-CRU并联机构。介绍了3-CRU机构的结构特点,并利用三维软件Solidworks验证了其自由度数目以及自由度性质的正确性,求得其位置正反解,并进行了数值验证。在机构位置正反解的基础上,得到了机构的速度雅可比和加速度雅可比矩阵。基于3-CRU并联机构位置方程和机构约束条件,研究了该机构的工作空间,计算了随角度α变化时,其工作空间体积的变化,并绘制了不同角度下该机构的工作空间体积变化图以及工作空间形状图和XOY截面图,并以工作空间形状和体积作为指标,对作业性能的好坏进行分析。在机构速度雅可比和力雅可比矩阵的基础上,分析了机构各向同性性能和力传递性能随角度α的变化情况。根据闭环矢量法和并联机构位置正解建立3-CRU并联机构的精度模型,在给定输入误差和结构参数误差的情况下,研究机构的位置输出误差变化情况,并绘制了输出误差变化图,为3-CRU并联机构设计时杆件尺寸选择和精度要求提供依据。求解各个杆件的速度和加速度,并利用虚功原理建立该机构的动力学方程模型;借助三维绘图软件Solidworks建立3-CRU并联机构的三维实体模型,并将其导入Adams,对该机构进行运动学和动力学仿真。
【关键词】：型综合 并联机构 性能指标 精度模型 样机仿真
【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
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 概述11
• 1.2 并联机构的发展现状11-15
• 1.3 三自由度并联机构发展现状15-18
• 1.4 论文选题意义和研究内容18-20
• 1.4.1 论文选题意义18-19
• 1.4.2 论文研究内容19-20
• 第2章 三维平移并联机构的型综合20-33
• 2.1 概述20-21
• 2.2 螺旋理论的基本概念21-24
• 2.2.1 螺旋的基本概念21-22
• 2.2.2 螺旋互易积和反螺旋22
• 2.2.3 螺旋的线性相关性22-23
• 2.2.4 分支约束螺旋系和机构约束螺旋系23-24
• 2.3 三自由度平移并联机构支链构型设计24-29
• 2.3.1 约束螺旋型综合法的原理与步骤24
• 2.3.2 三支链三自由度并联机构设计24-29
• 2.4 驱动副P在固定平台上的可能布局29-31
• 2.5 对称性三维平移并联机构型综合31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 三自由度平移并联机构运动学分析33-45
• 3.1 概述33
• 3.2 3-CRU三自由度移动并联机构模型的建立33-34
• 3.3 3-CRU平移并联机构的自由度验证34-36
• 3.4 3-CRU并联机构位置分析36-42
• 3.4.1 位置反解36-40
• 3.4.2 位置正解40
• 3.4.3 数值算例验证40-42
• 3.5 3-CRU并联机构速度、加速度分析42-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第4章 3-CRU并联机构的性能研究45-62
• 4.1 概述45
• 4.2 3-CRU并联机构工作空间分析45-55
• 4.2.1 3-CRU并联机构工作空间的约束条件45-50
• 4.2.2 工作空间的确定方法50-52
• 4.2.3 3-CRU驱动副轴线与固定平台夹角对工作空间的影响52-55
• 4.3 速度传递各向同性性能评价指标55-58
• 4.4 力传递性能评价指标58-61
• 4.4.1 力雅可比的计算59-60
• 4.4.2 力学传递性能的分析60-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 3-CRU 并联机构误差与精度分析62-73
• 5.1 概述62
• 5.2 3-CRU并联机构误差精度建模62-66
• 5.2.1 基于闭环矢量的 3-CRU并联机构误差精度建模63-65
• 5.2.2 基于 3-CRU并联机构位置正解的精度建模65-66
• 5.3 3-CRU并联机构精度分析66-71
• 5.3.1 3-CRU并联机构的精度计算66-67
• 5.3.2 3-CRU并联机构结构参数对精度的影响67-71
• 5.4 位置精度补偿建模71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第6章 3-CRU 并联机构动力学建模及仿真73-85
• 6.1 概述73
• 6.2 构件的雅可比矩阵73-78
• 6.3 动力学方程的建立78-79
• 6.4 机构动力学建模及仿真79-83
• 6.4.1 机构模型的建立80-81
• 6.4.2 并联机构的动力学仿真分析81-83
• 6.5 本章小结83-85
• 结论85-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果90-91
• 致谢91-92
• 作者简介92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 郑相周,宾鸿赞,罗友高;3-UPU转动并联机构的两类位置正解分析[J];华中科技大学学报(自然科学版);2003年04期

2 罗友高;郑相周;宾鸿赞;;转动型3-UPU并联机构的奇异构形分析[J];华中科技大学学报(自然科学版);2007年03期

3 汪劲松,段广洪,杨向东;虚拟轴机床的研究进展──兼谈在清华大学研制成功的VAMT1Y型原型样机[J];科技导报;1998年10期

4 黄田,倪雁冰,王洋,林汉元;3-HSS并联机床运动学设计[J];制造技术与机床;2000年03期

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本文编号：416584