消除内部奇异的并联机构冗余驱动链的综合

发布时间：2017-05-20 15:07

  本文关键词：消除内部奇异的并联机构冗余驱动链的综合，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的发展，并联机构在航空航天、机械制造业、计算机辅助制造业、极端条件下等领域的应用越来越广泛。但由于并联机构存在奇异，影响了其的应用。为消除并联机构的奇异，本文对消除并联机构内部奇异的冗余驱动支链的综合和优选进行了系统研究。具体内容如下： 基于采用冗余驱动来消除并联机构的内部奇异的原理，提出了一种冗余驱动支链的综合方法。该方法在不改变机构结构约束螺旋系秩的前提下，通过在原来的约束螺旋系中添加若干约束螺旋力或力偶的方法，使并联机构在奇异位形下的约束螺旋的秩具有确定性，可消除机构的内部奇异。 为了消除并联机构的内部奇异，采用混合螺旋系判别理论与线几何法，找出并联机构发生内部奇异的螺旋系分布情况，确定需要添加的螺旋，，并基于螺旋的对偶性，对满足要求的可能的冗余驱动支链进行系统综合，包括冗余驱动支链的构型，数量及空间分布。 选取一种典型的并联机构4-UPU，对其可能发生的奇异位形进行了分析，并采取本文提出的方法对其冗余驱动支链进行了综合。研究了不同冗余驱动支链的冗余驱动并联机构的灵巧度与承载能力全域性能指标，利用MATLAB软件编程，绘制出了相应的全域性能图谱，通过图谱分析了不同冗余驱动支链的并联机构性能与尺寸之间的关系，讨论了相同尺寸情况下不同冗余驱动支链的优选问题。 采用有限元仿真软件ANSYS，对不同冗余驱动支链的冗余驱动并联机构的刚度性能进行了仿真，了解不同冗余驱动支链的冗余驱动并联机构之间的刚度变化规律，验证了理论分析结果的正确性。
【关键词】：并联机构 冗余驱动支链 内部奇异 性能分析 螺旋理论
【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4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景10-11
• 1.2 冗余驱动并联机构的研究现状11-15
• 1.2.1 国外冗余驱动并联机构的研究现状11-13
• 1.2.2 国内冗余驱动并联机构的研究现状13-15
• 1.3 课题的研究意义15
• 1.4 课题的研究内容15-17
• 第2章 理论基础17-26
• 2.1 概述17
• 2.2 螺旋理论17-21
• 2.2.1 螺旋的基本概念17-18
• 2.2.2 反螺旋和反螺旋系18-19
• 2.2.3 螺旋的线性相关性19-21
• 2.3 线几何理论21-23
• 2.4 冗余驱动消除并联机构内部奇异的原理23-24
• 2.5 消除并联机构内部奇异的冗余驱动链的综合方法24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 消除内部奇异的三平移并联机构冗余驱动链的综合26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 奇异分类方法26-27
• 3.3 消除内部奇异的三平移并联机构冗余驱动支链的综合27-35
• 3.3.1 三平移并联机构内部奇异性分析27-29
• 3.3.2 消除三平移并联内部奇异的冗余驱动支链综合29-33
• 3.3.3 实例分析33-35
• 3.4 小结35-36
• 第4章 消除内部奇异的两转一移并联机构冗余驱动链的综合36-48
• 4.1 引言36
• 4.2 消除内部奇异的两转一移并联机构冗余驱动支链的综合36-44
• 4.2.1 两转一移并联机构内部奇异性分析36-38
• 4.2.2 消除两转一移并联机构内部奇异的冗余驱动支链综合38-44
• 4.3 实例分析44-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 消除内部奇异的三移一转并联机构冗余驱动链的综合48-62
• 5.1 引言48
• 5.2 消除内部奇异的3T1R并联机构冗余驱动支链的综合48-54
• 5.2.1 3T1R并联机构内部奇异性分析48-50
• 5.2.2 消除3T1R并联内部奇异的冗余驱动支链综合50-54
• 5.3 实例分析54-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第6章 不同冗余驱动链的并联机构的运动性能分析62-76
• 6.1 引言62
• 6.2 讨论工作空间62-65
• 6.2.1 影响并联机构工作空间的因素62-63
• 6.2.2 工作空间的求解流程63-64
• 6.2.3 算例64-65
• 6.3 不同冗余驱动链并联机构的一阶影响系数矩阵65-67
• 6.4 机构的运动学性能指标67-69
• 6.4.1 灵活度性能指标67-68
• 6.4.2 承载能力性能指标68-69
• 6.5 机构的性能分析结果69-75
• 6.5.1 4UPU/UPU性能分析结果69-71
• 6.5.2 4UPU/UPS性能分析结果71-75
• 6.6 本章小结75-76
• 第7章 不同冗余驱动链的并联机构的静刚度研究76-88
• 7.1 引言76
• 7.2 建立静刚度模型76-79
• 7.2.1 4UPU/SPS并联机构的静力学分析76-78
• 7.2.2 4UPU/SPS并联机构的静刚度分析78-79
• 7.3 不同冗余驱动链的并联机构的静刚度仿真与分析79-87
• 7.3.1 4UPU并联机构刚度仿真79-81
• 7.3.2 4UPU/SPS并联机构刚度仿真81-83
• 7.3.3 4UPU/UPS并联机构刚度仿真83-85
• 7.3.4 4UPU/UPU并联机构刚度仿真85-87
• 7.4 本章小结87-88
• 结论88-89
• 参考文献89-95
• 附录95-99
• 攻读硕士学位期间承担的科研项目与主要成果99-100
• 致谢100-101
• 作者简介101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 房海蓉,方跃法,胡明;3转动1移动并联机器人机构的结构综合[J];北方交通大学学报;2004年04期

2 房海蓉,方跃法,郭胜;四自由度对称并联机器人结构综合方法[J];北京航空航天大学学报;2005年03期

3 闫彩霞;战强;陆震;;基于驱动或结构冗余的并联机器人容错方法[J];北京航空航天大学学报;2010年12期

4 金琼,杨廷力,刘安心,姚芳华,罗玉峰;基于单开链单元的三平移一转动并联机器人机构型综合[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2001年03期

5 王奇志,谭民,徐心和;一类具有对称结构并联机器人的工作空间[J];机器人;2001年04期

6 张立杰;李永泉;史文雅;;一种球面2-DOF冗余驱动并联机器人的优化设计[J];机械设计与研究;2009年02期

7 杨廷力,金琼,刘安心,沈惠平,罗玉峰;基于单开链单元的欠秩并联机器人机构型综合的一般方法[J];机械科学与技术;2001年03期

8 杨廷力,金琼,刘安心,沈惠平,罗玉峰;基于单开链单元的三平移并联机器人机构型综合及其分类[J];机械工程学报;2002年08期

9 沈惠平,马履中,杨廷力;基于混合链的弱耦合三维平移并联机构型综合[J];机械工程学报;2005年04期

10 刘欣;仇原鹰;盛英;李俊华;;平面冗余并联机器人的综合性能优化设计[J];西南交通大学学报;2008年05期

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本文编号：381974