本文關(guān)鍵詞：3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與剛度研究

  更多相關(guān)文章： 3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu) 構(gòu)型 運(yùn)動(dòng)學(xué) 剛度 仿真

【摘要】：球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)是動(dòng)平臺(tái)參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)范圍在固定球面上的一類特殊的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu),它不但具有并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度大、精度高等性能優(yōu)點(diǎn),還具有工作范圍大、不易干涉、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算簡單等性能優(yōu)點(diǎn)�；谇蛎娌⒙�(lián)機(jī)構(gòu)比較特殊的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和性能優(yōu)勢,目前主要應(yīng)用于微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床和天文設(shè)備的調(diào)節(jié)、定位裝置等。本文主要研究3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛度性能。首先基于螺旋理論對該機(jī)構(gòu)做了構(gòu)型分析。通過分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分支的運(yùn)動(dòng)螺旋系和機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)螺旋系之間的關(guān)系分析了對稱三支鏈球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型規(guī)律。然后利用運(yùn)動(dòng)副的演化導(dǎo)出3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型特點(diǎn)。用螺旋理論求出球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的階為3,對給出的模型應(yīng)用Kutzbach-Grvbler公式驗(yàn)證自由度為3。其次,對3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了研究。利用等效軸角原理和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣建立約束方程,求得機(jī)構(gòu)的位置正逆解,并分析了速度、加速度,得出了機(jī)構(gòu)的雅克比矩陣。在逆解的基礎(chǔ)上,使用數(shù)值法通過MATLAB編程求得機(jī)構(gòu)的工作空間,并提出一種新的對給定的任意球面軌跡用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的非參數(shù)化方法。然后,分析了3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)和剛度,在考慮動(dòng)平臺(tái)形變的情況下廣義利用應(yīng)變能和卡式定理,分別推導(dǎo)出機(jī)構(gòu)中動(dòng)平臺(tái)、連桿、電機(jī)的柔度矩陣,并集中到一起求出了3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度矩陣,提出了剛度評價(jià)指數(shù)KSI。最后,通過有限元的仿真分析得出機(jī)構(gòu)在極限位置所受應(yīng)力、產(chǎn)生應(yīng)變的最大值。最后,利用SolidWorks和ADAMS對3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了聯(lián)合仿真,在SolidWorks中建立機(jī)構(gòu)的裝配模型,然后在ADAMS中添加約束,建立虛擬樣機(jī),通過給定的軌跡逆解其驅(qū)動(dòng),對其進(jìn)行正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。然后做了機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)在受力和不受力的情況下的動(dòng)力學(xué)仿真,得到驅(qū)動(dòng)功率和力矩的變化規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu) 構(gòu)型 運(yùn)動(dòng)學(xué) 剛度 仿真
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH112
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu)型研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 剛度分析研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 球面機(jī)構(gòu)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究存在的問題16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排17
• 1.5 本章小結(jié)17-19
• 2 球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型分析19-30
• 2.1 螺旋理論基礎(chǔ)19-22
• 2.2 3 支鏈對稱球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型分析22-25
• 2.3 3-RPR球面機(jī)構(gòu)構(gòu)型25-29
• 2.3.1 機(jī)構(gòu)模型的建立25-26
• 2.3.2 機(jī)構(gòu)的自由度的分析26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析30-45
• 3.1 機(jī)構(gòu)的參數(shù)化描述及坐標(biāo)系的建立30-32
• 3.2 3-RPR球面機(jī)構(gòu)的位姿分析32-37
• 3.2.1 機(jī)構(gòu)的位姿逆解32-34
• 3.2.2 機(jī)構(gòu)位姿正解34-37
• 3.3 雅克比矩陣37-38
• 3.4 速度、加速度分析38-39
• 3.5 工作空間分析39-41
• 3.6 機(jī)構(gòu)的軌跡設(shè)計(jì)41-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 4 3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的與剛度分析45-64
• 4.1 靜力學(xué)分析45-47
• 4.2 剛度矩陣47-59
• 4.2.1 動(dòng)平臺(tái)柔度矩陣求解48-53
• 4.2.2 連桿柔度矩陣求解53-57
• 4.2.3 電機(jī)的柔度矩陣求解57-59
• 4.3 剛度的數(shù)值分析59-60
• 4.4 剛度的有限元分析60-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 5 3-RPR球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的仿真研究64-74
• 5.1 仿真軟件的選擇64-65
• 5.2 虛擬樣機(jī)的創(chuàng)建65-66
• 5.3 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真66-71
• 5.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解仿真66-69
• 5.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)正解仿真69-71
• 5.4 動(dòng)力學(xué)仿真71-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 6 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果82-83
• 致謝83-84

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭亞青,劉雄偉;繩牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究概況與發(fā)展趨勢[J];中國機(jī)械工程;2003年09期

2 郭瑞琴;;并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分岔與穩(wěn)定性分析[J];機(jī)械傳動(dòng);2008年02期

3 ;第三屆并聯(lián)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵問題與未來發(fā)展方向國際會(huì)議征文通知[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年14期

4 ;第三屆并聯(lián)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵問題與未來發(fā)展方向國際會(huì)議征文通知[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年16期

5 ;第三屆并聯(lián)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵問題與未來發(fā)展方向國際會(huì)議征文通知[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年18期

6 ;第三屆并聯(lián)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵問題與未來發(fā)展方向國際會(huì)議征文通知[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年17期

7 鄧嘉鳴;尹洪波;沈惠平;李菊;楊廷力;;基于方位特征集的兩轉(zhuǎn)動(dòng)(0T-2R)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的型綜合及其應(yīng)用[J];中國機(jī)械工程;2013年24期

8 李鷺揚(yáng),吳洪濤;并聯(lián)機(jī)構(gòu)正運(yùn)動(dòng)學(xué)一維搜索法[J];揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年01期

9 楊光,文福安,魏世民;用于并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正解的座標(biāo)法[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2001年03期

10 周兵,楊汝清;3自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2002年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蘇軍輝;黃玉美;高峰;;抓取機(jī)器人的并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度解析[A];制造技術(shù)自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

2 楊東超;楊向東;劉莉;陳懇;;并聯(lián)機(jī)構(gòu)的可驅(qū)動(dòng)性研究[A];2007年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2007年

3 張義鳳;姚郁;;六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)速度性能優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];中國系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)第五次全國會(huì)員代表大會(huì)暨2006年全國學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

4 孟飛;;極限邊界搜索實(shí)現(xiàn)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間分析[A];先進(jìn)制造技術(shù)論壇暨第五屆制造業(yè)自動(dòng)化與信息化技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

5 范彩霞;劉宏昭;;雙驅(qū)動(dòng)五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合[A];第9屆中國機(jī)構(gòu)與機(jī)器科學(xué)應(yīng)用國際會(huì)議（CCAMMS 2011）暨中國輕工機(jī)械協(xié)會(huì)科技研討會(huì)論文集[C];2011年

6 董培濤;吳學(xué)忠;;平面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間分析的新方法[A];面向21世紀(jì)的生產(chǎn)工程——2001年“面向21世紀(jì)的生產(chǎn)工程”學(xué)術(shù)會(huì)議暨企業(yè)生產(chǎn)工程與產(chǎn)品創(chuàng)新專題研討會(huì)論文集[C];2001年

7 劉治志;羅玉峰;石志新;楊廷力;;一種平面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的序單開鏈法[A];第十一屆全國非線性振動(dòng)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第八屆全國非線性動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

8 榮輝;丁洪生;張同莊;;一種空間三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的震動(dòng)力平衡[A];第十三屆全國機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2002年

9 王昕;李澤湘;;冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制分析與應(yīng)用[A];第二十二屆中國控制會(huì)議論文集（下）[C];2003年

10 宋方臻;宋波;;平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)與磁懸浮控制電主軸耦合系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析[A];中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)A卷[C];2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 毛秉毅;閉環(huán)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)渑邎D理論與應(yīng)用[D];燕山大學(xué);2015年

2 邵杰杰;浸沒流場縫隙控制技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 丁建;六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)精度分析及其綜合方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 徐東濤;基于動(dòng)力學(xué)分析的改進(jìn)型Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性建模技術(shù)[D];東北大學(xué);2015年

5 紀(jì)志飛;3-SPS張拉整體并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型綜合與運(yùn)動(dòng)性能分析及能量采集研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

6 曹文熬;空間多環(huán)耦合機(jī)構(gòu)數(shù)字化構(gòu)型綜合理論[D];燕山大學(xué);2014年

7 張帆;并聯(lián)機(jī)構(gòu)特性分析與綜合研究[D];東華大學(xué);2008年

8 張彥斌;少自由度無奇異完全各向同性并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合理論研究[D];西安理工大學(xué);2008年

9 姚蕊;大跨度索并聯(lián)機(jī)構(gòu)力特性及尺度綜合設(shè)計(jì)研究[D];清華大學(xué);2010年

10 鄭亞青;繩牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)若干關(guān)鍵理論問題及其在風(fēng)洞支撐系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];華僑大學(xué);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙世培;并聯(lián)機(jī)構(gòu)的人機(jī)交互式裝配實(shí)現(xiàn)及運(yùn)動(dòng)性能自動(dòng)分析[D];燕山大學(xué);2015年

2 何勇;面向車載設(shè)備的多維激振平臺(tái)系統(tǒng)研制[D];燕山大學(xué);2015年

3 郭萌萌;重力作用下被動(dòng)過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)受力與虛擬仿真分析[D];燕山大學(xué);2015年

4 盧芹芹;三維平移并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合與性能分析[D];燕山大學(xué);2015年

5 蘇永林;基于解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的推拿機(jī)器人設(shè)計(jì)與研究[D];燕山大學(xué);2015年

6 楊超;直線驅(qū)動(dòng)的球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制技術(shù)研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

7 宮玉鳳;一種一轉(zhuǎn)四移驅(qū)動(dòng)五自由度并聯(lián)機(jī)器人的理論研究[D];燕山大學(xué);2015年

8 周莎莎;少自由度過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究[D];河北工程大學(xué);2015年

9 吳靜;被動(dòng)鉸為球鉸的二自由度平移并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)[D];南京理工大學(xué);2015年

10 果金龍;C形龍門架并聯(lián)銑床剛度與動(dòng)態(tài)特性研究[D];南京理工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1095150