2-PRU-PRRU并联机构运动学及性能分析

发布时间：2017-10-06 16:11

  本文关键词：2-PRU-PRRU并联机构运动学及性能分析

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【摘要】：本文主要研究无伴随运动2-PRU-PRRU并联机构的运动学及性能分析，主要内容包括如下几个方面： 运用螺旋理论分析2-PRU-PRRU并联机构的自由度，推导出该机构的位置正逆解表达式。根据位置正逆解方程，，求出2-PRU-PRRU并联机构输入关节和动平台输出的速度映射矩阵，即雅可比矩阵。通过计算雅可比矩阵行列式矩阵，确定2-PRU-PRRU并联机构的边界奇异，局部奇异和结构奇异。 根据2-PRU-PRRU并联机构奇异性的特点确定该机构动平台的摆动能力。在上述基础上分析2-PRU-PRRU并联机构中成对U铰对其摆动能力的影响，避免成对U铰的相互干涉，并运用MATLAB软件采用数值搜索法对其工作空间进行绘制。 通过SolidWorks软件和ADAMS软件建立2-PRU-PRRU并联机构虚拟样机，进行运动学仿真，验证2-PRU-PRRU并联机构的自由度，位置正逆解和无伴随运动特性，并分析机构的速度和加速度。 根据2-PRU-PRRU并联机构设计的需要，构造出该机构的压力角、灵巧度、刚度、承载能力等特性指标，建立运动学目标函数，研究该机构尺寸参数变化对并联机构性能的影响。结合2-PRU-PRRU并联机构的工作空间指标，设计基于MATLAB软件GUI工具的并联机构“参数导引”优化辅助软件，对具有多参数、多目标特点的2-PRU-PRRU并联机构进行参数优化，将多个优化目标整合起来优化。给出优化后的参数，绘制和分析2-PRU-PRRU并联机构在工作空间范围内的性能图谱。 本文研究工作有助于2-PRU-PRRU并联机构动力学分析和样机的研发。
【关键词】：2-PRU-PRRU并联机构 自由度 奇异 仿真 性能指标 “参数导引”优化方法
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题的研究背景及现实意义10-12
• 1.1.1 并联机构的定义10-11
• 1.1.2 课题的现实意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 并联机构的起源及其应用12-13
• 1.2.2 少自由度并联机构概述13-15
• 1.2.3 并联机构设计15
• 1.2.4 运动学分析15-16
• 1.2.5 性能分析16
• 1.2.6 性能最优化分析16-17
• 1.3 本课题的主要研究内容17-19
• 第二章 2-PRU-PRRU 并联机构自由度分析19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 无伴随运动结构条件分析19-21
• 2.3 机构的结构描述与坐标建立21
• 2.4 自由度分析21-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 2-PRU-PRRU 并联机构位置分析27-32
• 3.1 引言27
• 3.2 并联机构的运动学位置分析27-31
• 3.2.1 位置逆解分析27-30
• 3.2.2 位置正解分析30-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 2-PRU-PRRU 并联机构速度分析及奇异分析32-38
• 4.1 引言32
• 4.2 速度分析32-34
• 4.3 奇异位形分析34-37
• 4.3.1 局部奇异34-35
• 4.3.2 边界奇异35-36
• 4.3.3 结构奇异36-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第五章 2-PRU-PRRU 并联机构工作空间38-46
• 5.1 引言38
• 5.2 工作空间分析38-45
• 5.2.1 摆动能力分析38-39
• 5.2.2 末端执行器工作点位置39-41
• 5.2.3 成对 U 铰干涉分析41-45
• 5.3 本章小结45-46
• 第六章 2-PRU-PRRU 并联机构的运动学仿真46-53
• 6.1 引言46
• 6.2 ADAMS 仿真软件46-47
• 6.3 并联机构仿真模型的建立47-48
• 6.4 并联机构自由度验证48
• 6.5 位置正解的验证48-49
• 6.6 位置逆解的验证49-51
• 6.7 无伴随运动的验证51-52
• 6.8 本章小结52-53
• 第七章 2-PRU-PRRU 并联机构性能分析与“参数导引”优化53-70
• 7.1 引言53
• 7.2 2-PRU-PRRU 并联机构压力角53-55
• 7.3 性能指标55-59
• 7.3.1 灵巧度55-56
• 7.3.2 刚度56-58
• 7.3.3 承载能力58-59
• 7.4 并联机构“参数导引”优化59-65
• 7.5 2-PRU-PRRU 并联机构的工作空间中的性能图谱65-68
• 7.5.1 2-PRU-PRRU 并联机构灵巧度图谱65-66
• 7.5.2 2-PRU-PRRU 并联机构刚度图谱66-67
• 7.5.3 2-PRU-PRRU 并联机构承载能力图谱67-68
• 7.6 本章小结68-70
• 第八章 总结与展望70-72
• 8.1 总结70-71
• 8.2 研究与展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 攻读学位期间的研究成果77

【参考文献】

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本文编号：983720