【摘要】：提出了一種新型含平面分支的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。建立了該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型,并分析了機(jī)構(gòu)的自由度及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。通過對(duì)平面閉環(huán)分支及約束分支的速度解析,推導(dǎo)了機(jī)構(gòu)的6×6的雅克比矩陣。綜合考慮了平面分支中上、下橫梁的彈性變形及SPR分支中約束力作用下的彈性變形對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度的影響,建立了該機(jī)構(gòu)的整體剛度矩陣。將理論解析解與軟件Solidworks Simulation的仿真結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了所建剛度模型的正確性,為含平面分支少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的開發(fā)和應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

分?鏈由兩個(gè)油缸、兩個(gè)活塞桿、一個(gè)上橫梁和一個(gè)下橫梁組成；油缸、活塞桿組成的驅(qū)動(dòng)桿和上、下橫梁用四個(gè)軸線相互平行的轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接。平面分支的下橫梁和基座通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和基座的上平面平行。上橫梁通過動(dòng)柱和動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接，動(dòng)柱和動(dòng)平臺(tái)通過轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和動(dòng)平臺(tái)上平面垂直；動(dòng)柱和平面分支也通過轉(zhuǎn)動(dòng)副進(jìn)行聯(lián)接，轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和動(dòng)平臺(tái)的上平面平行。SPR分支以球副和基座聯(lián)結(jié)，以轉(zhuǎn)動(dòng)副和動(dòng)平臺(tái)聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和動(dòng)平臺(tái)上平面平行�；钊麠U動(dòng)平臺(tái)動(dòng)柱上橫梁油缸下橫梁基座圖1含平面分支的5自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)三維模型Fig.13DModelof5-DOFParallelManipulatorwithPlaneBranch此并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件數(shù)目為18個(gè)，運(yùn)動(dòng)副數(shù)目為21個(gè)，包括5個(gè)移動(dòng)副，15個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，1個(gè)球副。該機(jī)構(gòu)含有2個(gè)平面六桿閉環(huán)支鏈，每個(gè)平面閉環(huán)支鏈含有3個(gè)過約束。根據(jù)修正的自由度計(jì)算公式計(jì)算得到該機(jī)構(gòu)的自由度為5。提出的含平面閉環(huán)的機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）平面分支中只含有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)福，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易。（2）平面分支中驅(qū)動(dòng)桿兩端的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線是相互平行的，可以避免驅(qū)動(dòng)桿承受彎矩，增大了機(jī)構(gòu)的承載能力。（3）平面分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副和球副相比具有承載能力強(qiáng)、裝配間隙孝轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍大等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，SPR分支與RPS分支相比，有效地增大了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間。相同條件下，該機(jī)構(gòu)具有更大的承載力、更大的剛度，更大的工作空間。3并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析3.1平面閉環(huán)分支的速度解析含平面分支5自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分析框圖，如圖2所示。設(shè)v、ω分別為動(dòng)平臺(tái)坐標(biāo)系o的線速度、角速度；vbi、ωbi分別為動(dòng)平臺(tái)端點(diǎn)bi的速度和角速度；vbij為平面分支中bij點(diǎn)的線速度；ωrij為驅(qū)動(dòng)桿rij的角?

提出的含平面閉環(huán)的機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）平面分支中只含有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)福，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易。（2）平面分支中驅(qū)動(dòng)桿兩端的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線是相互平行的，可以避免驅(qū)動(dòng)桿承受彎矩，增大了機(jī)構(gòu)的承載能力。（3）平面分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副和球副相比具有承載能力強(qiáng)、裝配間隙孝轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍大等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，，SPR分支與RPS分支相比，有效地增大了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間。相同條件下，該機(jī)構(gòu)具有更大的承載力、更大的剛度，更大的工作空間。3并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析3.1平面閉環(huán)分支的速度解析含平面分支5自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分析框圖，如圖2所示。設(shè)v、ω分別為動(dòng)平臺(tái)坐標(biāo)系o的線速度、角速度；vbi、ωbi分別為動(dòng)平臺(tái)端點(diǎn)bi的速度和角速度；vbij為平面分支中bij點(diǎn)的線速度；ωrij為驅(qū)動(dòng)桿rij的角速度，ωri為虛擬分支ri的角速度，ei和eij分別表示向量bio和bibij；rij為第i個(gè)平面分支中第j個(gè)驅(qū)動(dòng)桿的向量，φi1和Ri1分別為動(dòng)柱相對(duì)于動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大小和方向；φi2和Ri2分別為上橫梁相對(duì)于動(dòng)柱轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大小和方向，ωi1和Ri1分別為下橫梁相對(duì)于基座轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小和方向；ωi2和Ri2分別為虛擬桿相對(duì)于下橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小和方向；ωi3和Ri3分別為上橫梁相對(duì)于虛擬桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小和方向。根據(jù)各構(gòu)件之間的相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系得：vbi=v+ω×eivbij=vbi+ωbi×eij=vrij+ωrij×rijωbi=ω+φi1Ri1+φi2Ri2=ωri+ωi3Ri3ωri=ωr1Ri1+ωi2Ri2（1）式中：vrij—平面分支中驅(qū)動(dòng)桿rij的速度的大��；δij—平面分支中驅(qū)動(dòng)桿rij的單位向量，推導(dǎo)可得：
【作者單位】： 河北建筑工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院;燕山大學(xué)河北省并聯(lián)機(jī)器人與機(jī)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：河北省高等學(xué)校青年拔尖人才計(jì)劃項(xiàng)目(BJ2016017) 河北省自然基金資助項(xiàng)目(E2016203379) 河北建筑工程學(xué)院�；�(B-201603) 張家口市科技計(jì)劃項(xiàng)目(1621009B)
【分類號(hào)】：TH112

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周立華,K H Modler,H Kerle,林松;簡(jiǎn)介德國(guó)并聯(lián)機(jī)構(gòu)之研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2001年01期

2 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(shì)[J];中國(guó)機(jī)械工程;2003年09期

3 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

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(guó)際會(huì)議征文通知[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年14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(guó)際會(huì)議征文通知[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年16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(guó)際會(huì)議征文通知[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年18期

7 ;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(guó)際會(huì)議征文通知[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年17期

8 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(guó)機(jī)械工程;2013年24期

9 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

10 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

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 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(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2007年

2 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(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)第五次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨2006年全國(guó)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

3 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

4 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(guó)機(jī)構(gòu)與機(jī)器科學(xué)應(yīng)用國(guó)際會(huì)議（CCAMMS 2011）暨中國(guó)輕工機(jī)械協(xié)會(huì)科技研討會(huì)論文集[C];2011年

5 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

6 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(guó)非線性振動(dòng)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第八屆全國(guó)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

7 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(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2002年

8 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(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)A卷[C];2011年

9 鄭相周;羅友高;賓鴻贊;;移動(dòng)型3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)靜態(tài)穩(wěn)定性分析[A];2006年湖北省博士論壇——先進(jìn)制造技術(shù)與制造裝備論文集[C];2006年

10 張建軍;李為民;李穎;高峰;;一種新型正交結(jié)構(gòu)6-PPPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)解耦性研究[A];第十四屆全國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)暨第二屆海峽兩岸機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王庚祥;考慮關(guān)節(jié)效應(yīng)與構(gòu)件柔性的四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能研究[D];西安理工大學(xué);2017年

2 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

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 葉偉;一類可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[D];北京交通大學(xué);2016年

8 汪從哲;多轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D];北京交通大學(xué);2016年

9 張秀禮;一類含復(fù)合驅(qū)動(dòng)及約束分支少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)理論研究[D];燕山大學(xué);2016年

10 田體先;計(jì)及阻尼影響的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)模態(tài)空間設(shè)計(jì)及控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 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 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

3 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

4 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

5 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

6 李雅瓊;3-RCU型并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化及運(yùn)動(dòng)特性分析[D];江西理工大學(xué);2015年

7 何俊;液壓冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上平臺(tái)振動(dòng)抑制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

8 袁欣;并聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗(yàn)機(jī)彈性動(dòng)力學(xué)及振動(dòng)控制分析[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2015年

9 穆成龍;一種三自由度索并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分析與控制系統(tǒng)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

10 范宇超;三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)研發(fā)[D];黑龍江大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2525047