【摘要】：本論文先對(duì)一類過約束機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究,然后在運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)上做關(guān)于該類機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面的相關(guān)研究。研究的模型用兩種2-RPUSPR過約束機(jī)構(gòu)。首先,對(duì)該類過約束機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué),其研究?jī)?nèi)容包括該類過約束機(jī)構(gòu)的位置正、反解分析,工作空間分析、動(dòng)力學(xué)的反問題及其建模和有關(guān)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)綜合(比如剛度分析等機(jī)構(gòu)的性質(zhì));本論文研究的動(dòng)力學(xué)是關(guān)于動(dòng)力學(xué)反問題的研究,其中需要求解各支鏈和動(dòng)平臺(tái)的速度、加速度,并且進(jìn)行支鏈?zhǔn)芰Ψ治?該模型通過Solidworks軟件對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模,并且同時(shí)用matalab等仿真軟件對(duì)上述機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面進(jìn)行了相關(guān)仿真分析,并結(jié)合理論公式和圖像得出了相關(guān)結(jié)論。本論文具體的研究主要由下面幾部分組成:(1)用Solidworks三維軟件對(duì)兩種機(jī)構(gòu)2-RPUSPR進(jìn)行建模,通過分析該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的幾何約束,先對(duì)兩種過約束機(jī)構(gòu)進(jìn)行了自由度的分析,確定其類型和數(shù)目,同時(shí)根據(jù)閉環(huán)矢量方程構(gòu)建了關(guān)于該兩種機(jī)構(gòu)的位置正、反解方程,并用matalab對(duì)機(jī)構(gòu)位置正,反解方程進(jìn)行了分析,驗(yàn)證。(2)利用矢量封閉法求解到的位置分析方程,對(duì)該約束機(jī)構(gòu)位置方程求解,進(jìn)而得到相關(guān)轉(zhuǎn)角與非獨(dú)立變量之間的關(guān)系式,在此基礎(chǔ)上,對(duì)兩種機(jī)構(gòu)分別進(jìn)行相關(guān)的工作空間的探索,并且仿真得到相關(guān)的工作空間的圖像,并對(duì)兩機(jī)構(gòu)的工作空間進(jìn)行了對(duì)比分析,最后在第二章并做了關(guān)于兩機(jī)構(gòu)的結(jié)論總結(jié)。(3)在得到該兩種機(jī)構(gòu)位置正反解方程的基礎(chǔ)上,對(duì)位置方程進(jìn)行求導(dǎo)得到宏觀意義上的速度方程,然后對(duì)各支鏈的速度方程重新整理得到兩機(jī)構(gòu)的速度雅克比矩陣,同時(shí)進(jìn)一步分析了該類機(jī)構(gòu)的加速度,進(jìn)而得到該類機(jī)構(gòu)在宏觀意義上的海塞矩陣,從而根據(jù)虛功原理得到了該類過約束機(jī)構(gòu)的逆動(dòng)力學(xué)模型,同時(shí)用軟件仿真得到了驅(qū)動(dòng)力隨驅(qū)動(dòng)位移變化的相關(guān)圖像。(4)利用虛功原理建立了該類過約束機(jī)構(gòu)的剛度模型,分析了兩種2-RPUSPR機(jī)構(gòu)的剛度,并進(jìn)行了對(duì)比分析。
[Abstract]:In this paper, the kinematics of a class of over-constrained mechanisms is studied, and then the dynamics of this kind of mechanisms is studied on the basis of kinematics. Two kinds of 2-RPUSPR over-constrained mechanisms are used in the model studied. First of all, for the kinematics of this kind of overconstrained mechanism, the research contents include the position forward, inverse solution analysis, workspace analysis, inverse problem of dynamics and its modeling and dynamic synthesis of related mechanisms (such as stiffness analysis, etc.). The dynamics of this paper is about the inverse problem of dynamics, in which it is necessary to solve the velocity and acceleration of each branch chain and moving platform, and to analyze the force of the branch chain. The model is modeled by Solidworks software, and the kinematic and dynamic aspects of the mechanism are simulated and analyzed by matalab and other simulation software, and the relevant conclusions are drawn by combining the theoretical formula and image. The specific research of this paper is mainly composed of the following parts: (1) the 2-RPUSPR of the two mechanisms is modeled by Solidworks three-dimensional software. By analyzing the geometric constraints of the mechanism structure, the degree of freedom of the two kinds of over-constrained mechanisms is analyzed, and their types and numbers are determined. At the same time, according to the closed-loop vector equation, the forward and inverse equations of the position of the two mechanisms are constructed, and the position of the mechanism is forward by matalab. The inverse solution equation is analyzed and verified. (2) the position equation of the constrained mechanism is solved by using the position analysis equation solved by vector closure method, and then the relationship between the correlation rotation angle and the non-independent variables is obtained. on this basis, the related workspace of the two mechanisms is explored, and the images of the relevant workspace are obtained by simulation, and the workspace of the two mechanisms is compared and analyzed. Finally, in the second chapter, the conclusions about the two mechanisms are summarized. (3) on the basis of obtaining the positive and inverse solution equations of the positions of the two mechanisms, the velocity equations in the macro sense are derived from the position equations, and then the velocity Jacobs matrix of the two mechanisms is resorted out by the velocity equations of each branch chain. At the same time, the acceleration of this kind of mechanisms is further analyzed, and then the heyplug matrix of this kind of mechanisms in the macro sense is obtained. According to the principle of virtual work, the inverse dynamic model of this kind of overconstrained mechanism is obtained, and the related images of driving force changing with driving displacement are obtained by software simulation. (4) the stiffness model of this kind of overconstrained mechanism is established by using virtual work principle, the stiffness of two kinds of 2-RPUSPR mechanisms is analyzed, and the comparative analysis is carried out.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH112

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本文編號(hào)：2502667