转动解耦并联机构型综合及新机型分析

发布时间：2017-05-15 21:30

  本文关键词：转动解耦并联机构型综合及新机型分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：并联机构与串联机构在结构和性能上形成互补关系，故其在诸多领域得到独特应用。作为并联机构的重要分支，转动并联机构在舰船海况模拟平台、目标追踪等空间定向领域应用广泛，但由于其内在特性——强耦合性，使其在构型设计、运动学与动力学分析、控制和轨迹规划等方面变得非常复杂。本文针对并联机构的强耦合性的问题，提出转动解耦并联机构型综合方法，根据此方法对转动解耦并联机构进行了系统的综合。主要研究内容包括以下几方面： 收集了现有的转动解耦并联机构，提出了转动条件和转动解耦并联机构分支型综合准则，基于约束螺旋综合理论给出了转动解耦并联机构机型综合方法，对两转动解耦并联机构进行了系统综合，得到大量的新机型。阐明了三转动解耦并联机构的存在性及其存在条件，综合出了一类三转动解耦并联机构。 在综合出的新机型中择优选取了一种转动解耦并联机构进行了运动学分析。完成了其运动学分析，建立了该机构的运动学方程，给出了机构的位置、速度和加速度正反解的表达式，对机构的奇异位形和工作空间分析，并采用Matlab对该机构的动平台运动空间进行了仿真分析。 在保证机构具有良好的传动性能的同时，以并联机构工作空间内姿态误差最小为目标对机构参数进行优化，运用遗传算法得到了机构参数的全局最优解。 根据参数最优解在Pro/E中建立机构的三维模型，同时在ADAMS中建立了机构的仿真模型，结合实际应用对机构动平台进行轨迹规划，通过对机构进行仿真分析，得出各个驱动器位置、速度、加速度变化曲线，并对机构进行了动力学分析，得出给定外力下运动时驱动力的变化情况。
【关键词】：并联机构 转动解耦 运动学分析 参数优化 仿真分析
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 并联机构的发展与应用11-14
• 1.1.1 并联机构的发展11-13
• 1.1.2 并联机构的应用13-14
• 1.2 课题背景及意义14-15
• 1.3 解耦并联机构研究现状15-19
• 1.3.1 解耦的定义和分类15-17
• 1.3.2 已综合出的转动解耦并联机构17-19
• 1.4 转动解耦并联机构型综合方法19-20
• 1.4.1 基于支链驱动理论的解耦转动并联机构的型综合19-20
• 1.4.2 基于构型演变和李群理论的型综合方法20
• 1.4.3 基于线性变换理论的型综合方法20
• 1.5 本文主要内容20-22
• 第2章 转动解耦并联机构型综合理论22-34
• 2.1 概述22
• 2.2 螺旋理论基础22-24
• 2.2.1 螺旋22-23
• 2.2.2 互易螺旋23-24
• 2.3 本文所涉及术语及相关符号24-27
• 2.4 基于螺旋理论的空间机构分析方法27-30
• 2.4.1 与并联机构相关的螺旋系理论27-29
• 2.4.2 约束螺旋综合理论29-30
• 2.5 并联机构自由度与分支自由度的关系30-31
• 2.6 转动解耦并联机构型综合方法31-33
• 2.6.1 转动解耦并联机构分支型综合准则31-32
• 2.6.2 转动解耦并联机构输入副的选择32-33
• 2.6.3 转动解耦并联机构型综合过程33
• 2.7 本章小结33-34
• 第3章 两转动解耦并联机构型综合34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 两转动解耦并联机构的型综合34-45
• 3.2.1 分支一为 2RYZ类型34-38
• 3.2.2 分支一为 1T2RYZ类型38-41
• 3.2.3 分支一为 2T2RYZ类型41-42
• 3.2.4 分支一为 1T3R 类型42-43
• 3.2.5 分支一为 2T3R 类型43
• 3.2.6 分支一为 3T2RYZ类型43
• 3.2.7 分支一为 3T3R 类型43-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第4章 三转动解耦并联机构型综合46-53
• 4.1 三转动解耦并联机构现状46-48
• 4.2 三转动解耦并联机构的满足条件48-49
• 4.3 三转动解耦并联机构型综合举例49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 解耦并联机构的运动学分析53-63
• 5.1 概述53
• 5.2 机构构型及自由度分析53-56
• 5.2.1 机构构型分析53-54
• 5.2.2 机构自由度分析54-56
• 5.3 机构运动学分析56-58
• 5.3.1 动平台位置分析56-57
• 5.3.2 动平台速度分析及解耦性分析57-58
• 5.4 机构奇异性分析58-60
• 5.4.1 正运动学奇异58-59
• 5.4.2 逆运动学奇异59-60
• 5.4.3 混合奇异60
• 5.5 机构工作空间分析60-61
• 5.6 本章小结61-63
• 第6章 基于遗传算法的优化设计及仿真分析63-77
• 6.1 概述63
• 6.2 机构的优化设计63-69
• 6.2.1 优化准备工作63-65
• 6.2.2 误差模型的建立65-66
• 6.2.3 机构参数遗传算法的优化66-69
• 6.3 转动解耦并联机构的应用与仿真分析69-75
• 6.3.1 机构的应用举例69-70
• 6.3.2 ADAMS 的仿真分析步骤70-71
• 6.3.3 运动轨迹规划71-73
• 6.3.4 运动学仿真73-74
• 6.3.5 机构动力学仿真74-75
• 6.4 本章小结75-77
• 结论77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务及主要成果82-83
• 致谢83-84
• 作者简介84

【参考文献】

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