3-RPR三自由度并联机构的性能研究

发布时间：2017-05-04 07:14

  本文关键词：3-RPR三自由度并联机构的性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：并联机构具有刚度大，速度快，精度高，承载能力强等优点，6自由度并联机构的研究已经比较成熟，并且在实际中得到了广泛的应用。其中少自由度并联机构由于造价低，结构简单，而且能满足于需要少自由度的应用场合，目前是机构学的研究热点。本文选取3-RPR三自由度平面并联机构为研究对象，主要对机构进行了位姿分析，奇异性分析，工作空间分析以及刚度特性分析。 根据3-RPR平面并联机构的位姿分析，得出机构的运动学方程，对机构进行了位姿逆解和位姿正解，然后用三维运动仿真软件对机构进行运动仿真，，得出机构运动平台的位移、速度和加速度曲线。根据机构的运动学方程得出了机构的雅可比矩阵，根据雅可比矩阵和Gosselin对机构奇异位形的三种分类方法得到了机构的五种奇异位形。其次根据机构的运动学方程，得到了机构运动平台的工作空间是三组同心圆的交集，依次分析了位姿角、运动平台和固定平台的大小对机构工作空间的影响。 基于新的守恒协调刚度矩阵推导出3-RPR平面并联机构的刚度映射公式，根据推导出的机构的刚度矩阵分别在x、y、θ方向上的分量，然后运用MATLAB绘制机构的刚度映射曲线，并根据对给定姿态的工作空间进行分析，得到机构的刚度映射曲线，再结合机构的工作空间对机构进行刚度特性分析。最后得出分析结果，3-RPR平面并联机构的刚度是机构构型的函数，与驱动力和关节刚度成比例，而且机构的刚度不仅与驱动力大小有关也与驱动力的方向有关，并且对于对称机构，刚度也存在一定的对称关系。
【关键词】：三自由度并联机构 运动分析 奇异位形 工作空间 刚度特性
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 并联机构的特点与应用10-13
• 1.2.1 并联机构的特点10-11
• 1.2.2 并联机构的应用11-13
• 1.3 并联机构的国内外研究现状13-16
• 1.4 本文主要研究内容16
• 1.5 本章小结16-17
• 2 3-RPR 并联机构构型综合17-24
• 2.1 并联机构的分类17-18
• 2.2 3-RPR 并联机构的构型的选择18-23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 3-RPR 并联机构的运动学分析和工作空间分析24-45
• 3.1 运动分析24
• 3.2 3-RPR 并联机构的位姿分析24-28
• 3.2.1 位姿逆解25-26
• 3.2.2 位姿正解26-28
• 3.3 3-RPR 并联机构的运动仿真28-33
• 3.3.1 3-RPR 并联机构的虚拟样机模型建立28-30
• 3.3.2 运动学的仿真30-33
• 3.4 3-RPR 并联机构的奇异性33-38
• 3.4.1 雅可比矩阵33-34
• 3.4.2 并联机构奇异位形的分类与方法34-38
• 3.5 3-RPR 并联机构的工作空间分析38-44
• 3.5.1 3-RPR 并联机构的工作空间39-40
• 3.5.2 工作空间的影响因素40-44
• 3.6 本章小结44-45
• 4 3-RPR 并联机构的刚度矩阵和刚度映射45-65
• 4.1 刚度概念45-46
• 4.2 基于守恒协调转换的并联机构的刚度矩阵46-49
• 4.2.1 并联机构的刚度矩阵46-48
• 4.2.2 研究并联机构刚度特性的一般方法与步骤48-49
• 4.3 3-RPR 并联机构的刚度映射49-62
• 4.3.1 3-RPR 并联机构的结构参数49
• 4.3.2 3-RPR 并联机构的刚度矩阵49-51
• 4.3.3 3-RPR 平面并联机构的刚度矩阵分析51-62
• 4.4 3-RPR 平面并联机构的刚度特性62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 5 总结与展望65-67
• 5.1 总结65
• 5.2 展望65-67
• 参考文献67-72
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果72-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄昔光;何广平;谭晓兰;袁俊杰;崔桂芝;;并联机器人机构研究现状分析[J];北方工业大学学报;2009年03期

2 刘惠林,张同庄,丁洪生;3-RPR平面并联机构正解的吴方法[J];北京理工大学学报;2000年05期

3 肖红军;;3-RPR平面并联机器人工作空间研究[J];电子科技;2010年10期

4 李瑞琴,邹慧君,程志刚;平面3-DOF机构基本构型的创新设计及应用研究[J];华北工学院学报;2003年04期

5 何哲明,罗佑新;3-RPR平面并联机构正解的新方法[J];机床与液压;2005年08期

6 刘平安,方跃法;3-DOF平面并联机器人的类型分析与运动学[J];机床与液压;2005年09期

7 郝秀清;孙磊;郭宗和;徐宗刚;段建国;;一种新型三自由度并联机构及其运动学分析[J];机床与液压;2008年09期

8 李瑞琴;张治民;;可控七杆机构的直线输出行程规律分析[J];机械设计与研究;2008年01期

9 杨启志;庄佳奇;尹小琴;谢俊;朱小兵;訾鹏飞;;一种三自由度全柔性并联微动激振台的设计[J];机械设计与研究;2011年04期

10 杨春辉;;三自由度平面并联微动机器人运动学模型及工作空间分析[J];机械传动;2010年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 李嵩;少自由度并联机构基本型的分析与综合[D];重庆大学;2007年

2 方斌;三自由度和四自由度并联机构的奇异性研究[D];北京工业大学;2009年

3 张余;并联机构刚度特性分析[D];东北大学;2008年

4 孟巧玲;并联机构刚度特性分析[D];东北大学;2008年

  本文关键词：3-RPR三自由度并联机构的性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：344636