本文關(guān)鍵詞：一類三自由度柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)分析與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成制造技術(shù)的發(fā)展,高精密加工領(lǐng)域的需求不斷增長,柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)成為了并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究中的熱點(diǎn)領(lǐng)域,其中基于柔性鉸鏈的剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人憑借微動空間、高分辨率、高精度的優(yōu)點(diǎn)逐漸引起越來越多學(xué)者的研究和應(yīng)用。本文將設(shè)計(jì)一類兩種具有二維轉(zhuǎn)動、一維移動的三自由度柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu),該兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)為相同運(yùn)動副的不同擺放位置,具有相同的自由度運(yùn)動,但是卻具有不同的運(yùn)動學(xué)、靜力學(xué)特性,以及不同的靜剛度和精度特征指標(biāo)。為了更細(xì)致地研究,可以提供更為全面的工程應(yīng)用,本文將兩個并聯(lián)機(jī)構(gòu)除了縱向的由淺入深的各項(xiàng)研究,還進(jìn)行了橫向的綜合對比分析。本文將剛性機(jī)構(gòu)柔順化,設(shè)計(jì)了剛?cè)狁詈系娜嵝圆⒙?lián)機(jī)構(gòu)3-SPR和3-RPS,基于偽剛體模型理論,運(yùn)動螺旋理論對兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了自由度分析和轉(zhuǎn)軸分析,并且求解了機(jī)構(gòu)的約束關(guān)系及位置逆解,通過對比分析二者的不同運(yùn)動特性。對兩機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相同的尺寸和姿態(tài)設(shè)計(jì),除了運(yùn)動副位置不同以外,二者設(shè)計(jì)尺寸均一致。建立了三維建模和拓?fù)淠Ｐ?對柔性鉸鏈進(jìn)行了結(jié)構(gòu)選擇設(shè)計(jì),分析了柔性鉸鏈的角位限制;基于以上尺寸設(shè)計(jì),運(yùn)用邊界極限搜索法,通過MATLAB編程求解了兩者的工作空間,得到了三維模擬云圖,可以直觀的看到由運(yùn)動副不同位置引起的兩機(jī)構(gòu)同自由度運(yùn)動而工作空間不同的特性。經(jīng)過對比,為工程應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)�；陟o力學(xué)研究了運(yùn)動副不同分布對并聯(lián)機(jī)構(gòu)的影響,通過螺旋分析法,分析求解了兩個機(jī)構(gòu)的等效驅(qū)動力和等效約束力,建立了靜力學(xué)平衡方程,對比分析了不同的靜力學(xué)特性;此外,求解了二機(jī)構(gòu)的完全雅克比矩陣。對柔性鉸鏈進(jìn)行了剛度分析,并建立兩個機(jī)構(gòu)的整體剛度模型,并通過有限元仿真,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)滿足剛度需求;最終,分析了兩個機(jī)構(gòu)不同的靜剛度特性。最后,對于精度研究,分析了精度的影響因素,建立了誤差映射關(guān)系模型,求解了映射矩陣;對兩個機(jī)構(gòu)進(jìn)行了頻率特性分析,建立了動力學(xué)約束條件和動力學(xué)方程,并且對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析,求解了兩機(jī)構(gòu)的固有頻率,并且通過仿真驗(yàn)證,對兩個機(jī)構(gòu)進(jìn)精度的對比分析;此外,創(chuàng)新地分析了環(huán)境溫度對精度影響,以及通過驅(qū)動器溫度熱力耦合進(jìn)行了仿真研究及優(yōu)化。本文研究了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)、靜力學(xué)、靜剛度、精度問題,又橫向的通過多項(xiàng)指標(biāo),對比分析了同類兩種柔性機(jī)構(gòu)不同特性,為工程應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu) 運(yùn)動學(xué) 靜力學(xué) 靜剛度 精度
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 課題的研究背景及意義11-14
• 1.2.1 課題的研究背景11-12
• 1.2.2 課題的意義12-14
• 1.3 微動并聯(lián)機(jī)構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 研究的理論方法及理論根源16-17
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容17-18
• 1.6 論文創(chuàng)新點(diǎn)18-19
• 第2章 柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的的運(yùn)動學(xué)分析19-32
• 2.1 引言19-20
• 2.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)自由度及轉(zhuǎn)軸分析20-24
• 2.2.1 3-SPR并聯(lián)機(jī)構(gòu)自由度及轉(zhuǎn)軸分析20-22
• 2.2.2 3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)自由度及轉(zhuǎn)軸分析22-24
• 2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置反解24-31
• 2.3.1 3-SPR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置反解24-28
• 2.3.2 3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置反解28-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間分析32-45
• 3.1 引言32
• 3.2 工作空間概述32-33
• 3.3 工作空間分析因素及條件的確定33-37
• 3.3.1 影響工作空間的因素33-34
• 3.3.2 柔性鉸鏈關(guān)節(jié)的臨界轉(zhuǎn)角及驅(qū)動器進(jìn)給量34-37
• 3.4 3-RPS和 3-SPR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間的求解37-43
• 3.4.1 3-RPS柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間的求解38-40
• 3.4.2 3-SPR柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間的求解40-43
• 3.5 兩機(jī)構(gòu)的對比總結(jié)43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析45-59
• 4.1 引言45
• 4.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析45-50
• 4.2.1 3-SPR柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析45-48
• 4.2.2 3-RPS柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析48-50
• 4.3 約束力及驅(qū)動力軟件仿真50-52
• 4.4 對比分析52
• 4.5 機(jī)構(gòu)雅克比矩陣的求解及虛功原理的靜力學(xué)分析52-58
• 4.5.1 3-SPR機(jī)構(gòu)的雅克比矩陣52-56
• 4.5.2 3-RPS機(jī)構(gòu)的雅克比矩陣56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第5章 柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型和靜剛度分析59-73
• 5.1 引言59-60
• 5.2 柔性機(jī)構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計(jì)60-66
• 5.2.0 柔性鉸鏈材料的選擇60-61
• 5.2.1 柔性鉸鏈的加工方法61
• 5.2.2 柔性鉸鏈的設(shè)計(jì)和剛度分析61-66
• 5.2.3 機(jī)構(gòu)的整體支鏈及構(gòu)型66
• 5.3 柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的靜剛度分析66-68
• 5.3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)靜剛度分析的理論基礎(chǔ)。66-67
• 5.3.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)靜剛度分析理論建模67-68
• 5.4 基于有限元思想的剛度分析法68-72
• 5.4.1 基于Ansys Workbench的靜剛度有限元分析69-71
• 5.4.2 結(jié)果對比分析71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 第6章 柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的精度分析73-96
• 6.1 引言73-74
• 6.2 微動并聯(lián)機(jī)構(gòu)的誤差映射。74-76
• 6.2.1 誤差映射關(guān)系的分析74
• 6.2.2 誤差映射矩陣的求解74-76
• 6.3 微動并聯(lián)機(jī)構(gòu)的頻率特性分析76-87
• 6.3.1 系統(tǒng)的動力學(xué)方程76-81
• 6.3.2 頻率特性分析81-82
• 6.3.3 有限元的仿真分析82-87
• 6.4 熱力學(xué)的精度分析87-95
• 6.4.1 環(huán)境溫度場影響精度的理論計(jì)算88-89
• 6.4.2.基于有限元的熱力耦合89-92
• 6.4.3 熱力耦合的多目標(biāo)優(yōu)化92-95
• 6.5 本章小結(jié)95-96
• 總結(jié)與展望96-98
• 致謝98-99
• 參考文獻(xiàn)99-102
• 作者簡介102
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和科研成果102-103

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  本文關(guān)鍵詞：一類三自由度柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)分析與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：254071