一种球面并联机构的动力学性能分析及仿真

发布时间：2017-04-23 12:11

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【摘要】：本课题针对一种球面并联机构进行了运动学性能和动力学性能分析。 首先利用球面解析理论分析机构的空间位形，得到在任意时刻机构9个转动副的位置矢量，然后利用少自由度并联机构的直接法求出机构的一阶影响系数矩阵和二阶影响系数矩阵，采用影响系数法和ADAMS软件仿真方法分别得到机构输出速度和加速度曲线，通过两种方法所得曲线的对比分析，验证机构影响系数矩阵的正确性。 其次，对机构进行速度、加速度、力与力矩以及其波动性能指标分析，分别绘制其性能图谱。改变机构尺寸，将机构主动杆和从动杆作为结构参量,搜索机构在不同结构参量下的工作空间，在工作空间内研究结构参量变化对机构性能的影响。 最后，对机构在起始位置处于不稳定形态的缺点设计了改进方案，以增加冗余支链的方式提高机构的承载力。运用ADAMS软件对机构进行了运动学仿真，包括正向运动仿真和逆向运动仿真。接着进行了动力学分析，重点对平衡机参数进行了优化。 本文在机构分析过程中运用影响系数理论和少自由度并联机构性能指标理论对机构动力学性能进行初步分析，然后运用虚拟样机技术对并联机构进行了分析，，它对机构设计选型具有一定的借鉴意义。
【关键词】：并联机构 影响系数矩阵 动力学性能指标 虚拟样机
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 主要符号说明7-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 并联机器人的发展及研究现状8-11
• 1.2.1 并联机构的特点9
• 1.2.2 并联机构主要应用9-11
• 1.3 球面三自由度并联机构研究现状11-14
• 1.4 选题意义及研究的主要内容14-16
• 第二章 并联机构的影响系数矩阵分析16-34
• 2.1 引言16
• 2.2 机构位置分析16-21
• 2.3 少自由度并联机构的影响系数的直接法21-25
• 2.3.1 一阶影响系数和速度分析21-22
• 2.3.2 二阶影响系数和加速度分析22-25
• 2.4 影响系数矩阵建立25-33
• 2.4.1 并联机构的一阶影响系数矩阵25-27
• 2.4.2 并联机构的二阶影响系数矩阵27-29
• 2.4.3 速度和加速度实例分析验证29-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 并联机构的动力学性能指标分析34-44
• 3.1 引言34
• 3.2 少自由度并联机构性能指标理论34-38
• 3.2.1 少自由度并联机构速度性能指标分析34-35
• 3.2.2 少自由度并联机构加速度性能指标分析35-36
• 3.2.3 少自由度并联机构力与力矩的指标分析36-37
• 3.2.4 全域运动性能波动指标37-38
• 3.3 并联机构的运动学性能指标分析38-43
• 3.3.1 速度全域性能指标分析38-39
• 3.3.2 加速度性能指标分析39
• 3.3.3 力与力矩性能指标分析39-40
• 3.3.4 速度波动性能指标分析40-41
• 3.3.5 力学传递波动性能指标分析41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 并联机构的结构改进优化及动力学仿真分析44-62
• 4.1 引言44
• 4.2 球面并联机构设计改进44-45
• 4.3 ADAMS 软件运动学仿真45-50
• 4.3.1 ADAMS 软件虚拟样机技术45
• 4.3.2 ADAMS 环境下调用函数介绍45-46
• 4.3.3 机构运动学正解仿真46-48
• 4.3.4 运动学逆解仿真48-50
• 4.4 机构动力学仿真50-52
• 4.4.1 动力学分析方案50
• 4.4.2 主动副受力分析及对比50-52
• 4.5 平衡机的参数设计与优化52-61
• 4.5.1 ADAMS 参数化分析简介52-53
• 4.5.2 平衡机试验设计53-59
• 4.5.3 平衡机优化分析59-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 主要工作回顾62
• 5.2 工作展望62-64
• 参考文献64-67
• 附录 A D_i，E_i，F_i表达式67-69
• 个人简历 在读期间发表的学术论文69-70
• 致谢70

【参考文献】

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1 李艳;二自由度冗余驱动并联机器人的动力学建模及控制研究[D];山东大学;2010年

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本文编号：322382