【摘要】：兩轉(zhuǎn)一移(2R1T)三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有廣闊的工程應(yīng)用前景,是機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域中被關(guān)注的焦點(diǎn)。本文以兩種2R1T三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象開展了運(yùn)動(dòng)等效并聯(lián)機(jī)構(gòu)理論研究,體現(xiàn)了從運(yùn)動(dòng)等效機(jī)構(gòu)的演化到運(yùn)動(dòng)/力傳遞性能分析及尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì),再到機(jī)構(gòu)間約束性能對(duì)比分析的一整套研究思路,在幫助避免領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)一些重復(fù)性工作的同時(shí)也為實(shí)際工程應(yīng)用背景下并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了尺寸參考和更多潛在的的構(gòu)型選擇。本文首先以2RPU+UPR并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,對(duì)運(yùn)動(dòng)等效并聯(lián)機(jī)構(gòu)的演化機(jī)理作出了詳細(xì)的闡述,給出了演化機(jī)理的數(shù)學(xué)表達(dá)形式并且基于演化機(jī)理演化出了2RPU+UPR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多種運(yùn)動(dòng)等效并聯(lián)機(jī)構(gòu)。其次,文章簡(jiǎn)要介紹了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)/力傳遞指標(biāo)的概念,基于運(yùn)動(dòng)/力傳遞指標(biāo)分析2RPU+UPR及其運(yùn)動(dòng)等效并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)/力傳遞性能,并繪制2RPU+UPR及其運(yùn)動(dòng)等效并聯(lián)機(jī)構(gòu)的傳遞性能圖譜。通過2RPU+UPR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的幾何約束關(guān)系得到了參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)空間,以全局傳遞指標(biāo)與優(yōu)良傳遞姿態(tài)空間大小為優(yōu)化指標(biāo)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了尺度綜合。然后,介紹非過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)/力約束指標(biāo),對(duì)輸入約束指標(biāo)求解中存在的一些問題以及指標(biāo)的物理意義進(jìn)行了探討。引入冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)傳遞性能的分析方法,以其為參考給出過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)/力約束指標(biāo)的求解思路。在基于運(yùn)動(dòng)/力傳遞性能的優(yōu)化尺寸下,繪制2RPU+UPR及其運(yùn)動(dòng)等效并聯(lián)機(jī)構(gòu)的輸出約束指標(biāo)圖譜,并求解各機(jī)構(gòu)在無傳遞奇異姿態(tài)空間中的全域約束指標(biāo)值,對(duì)比分析2RPU+UPR機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)等效并聯(lián)機(jī)構(gòu)之間的約束性能差異。最后,以非對(duì)稱3PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)為例對(duì)文章體現(xiàn)的針對(duì)運(yùn)動(dòng)等效機(jī)構(gòu)的整套研究思路進(jìn)行了回顧與驗(yàn)證。針對(duì)非對(duì)稱3PRS機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)等效并聯(lián)機(jī)構(gòu),分析其運(yùn)動(dòng)/力傳遞性能并基于運(yùn)動(dòng)/力傳遞性能對(duì)其進(jìn)行尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì),再對(duì)比分析其運(yùn)動(dòng)/力約束性能,在非對(duì)稱3PRS機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)等效并聯(lián)機(jī)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)兼顧傳遞與約束性能的構(gòu)型優(yōu)選。
【圖文】：

自 Stewart 于 1965 年提出一種新型的基于六自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的飛行模，并聯(lián)機(jī)構(gòu)以其相較于串聯(lián)機(jī)構(gòu)而具備的獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如承載能力強(qiáng)、運(yùn)、結(jié)構(gòu)緊湊以及高速、高剛度等，一直是大批國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注的焦點(diǎn)問題[1，在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合中其實(shí)并不需要六個(gè)自由度(例如并聯(lián)機(jī)床的多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合下往往不需要繞動(dòng)坐標(biāo)系 z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng))[4]，因此少自由度并聯(lián)而生。少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)相較于六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)而言擁有結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單量更少以及工作空間/機(jī)構(gòu)體積比更大等優(yōu)點(diǎn)，工程應(yīng)用前景非常廣泛。目由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)已經(jīng)成功廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際中的案例主要有：法國(guó)教授 Cla88 年提出的 Delta 并聯(lián)機(jī)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、電子等領(lǐng)域中的及分揀作業(yè)中，如圖 1-1 所示；Neumann[6]教授于同年發(fā)明的 Tricept 并聯(lián)機(jī)車零部件加工及裝配領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，如圖 1-2 所示；由德國(guó) DS Technolo于3PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)研發(fā)的的Sprint Z3動(dòng)力頭[7]在航空航天飛行器的大型結(jié)構(gòu)占據(jù)了重要的地位，如圖 1-3 所示；艾克斯康公司以 2UPR+SPR 并聯(lián)機(jī)構(gòu)模塊研發(fā)的 Exechon[8]機(jī)床，如圖 1-4 所示。

自 Stewart 于 1965 年提出一種新型的基于六自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的飛行模，并聯(lián)機(jī)構(gòu)以其相較于串聯(lián)機(jī)構(gòu)而具備的獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如承載能力強(qiáng)、運(yùn)、結(jié)構(gòu)緊湊以及高速、高剛度等，一直是大批國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注的焦點(diǎn)問題[1，，在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合中其實(shí)并不需要六個(gè)自由度(例如并聯(lián)機(jī)床的多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合下往往不需要繞動(dòng)坐標(biāo)系 z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng))[4]，因此少自由度并聯(lián)而生。少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)相較于六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)而言擁有結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單量更少以及工作空間/機(jī)構(gòu)體積比更大等優(yōu)點(diǎn)，工程應(yīng)用前景非常廣泛。目由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)已經(jīng)成功廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際中的案例主要有：法國(guó)教授 Cla88 年提出的 Delta 并聯(lián)機(jī)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、電子等領(lǐng)域中的及分揀作業(yè)中，如圖 1-1 所示；Neumann[6]教授于同年發(fā)明的 Tricept 并聯(lián)機(jī)車零部件加工及裝配領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，如圖 1-2 所示；由德國(guó) DS Technolo于3PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)研發(fā)的的Sprint Z3動(dòng)力頭[7]在航空航天飛行器的大型結(jié)構(gòu)占據(jù)了重要的地位，如圖 1-3 所示；艾克斯康公司以 2UPR+SPR 并聯(lián)機(jī)構(gòu)模塊研發(fā)的 Exechon[8]機(jī)床，如圖 1-4 所示。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH112

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李桂玉;;一種含間隙鉸鏈并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析[J];無線互聯(lián)科技;2019年22期

2 謝冬福;羅玉峰;石志新;何新勇;劉杰;;一平移三轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合及分類[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2016年06期

3 趙延治;曹亞超;梁博文;趙鐵石;;一類恒定雅可比矩陣移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的判定與綜合[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2017年05期

4 黃亮;林光春;黃亞太;劉思佳;;三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)(3SPS-3SRR)的位置分析[J];機(jī)床與液壓;2017年11期

5 劉延斌;張彥斌;;三種無內(nèi)部奇異的平面冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)及其性能分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2017年09期

6 余蔚荔;;空間三轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間和剛度分析[J];機(jī)床與液壓;2017年15期

7 李培;周道鴻;;基于ANSYS的3-RPS型柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真[J];科學(xué)家;2016年15期

8 范建華;崔建昆;朱心平;;求驅(qū)動(dòng)為轉(zhuǎn)角的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間的方法[J];機(jī)械傳動(dòng);2013年04期

9 ;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

10 ;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

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李仕華;李天宇;韓雪艷;李富娟;孫靜;王子義;王俊奇;張世德;;一類并聯(lián)機(jī)構(gòu)的柔性多體動(dòng)力學(xué)建模理論[A];第十屆全國(guó)多體動(dòng)力學(xué)與控制暨第五屆全國(guó)航天動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2017年

2 張兆宇;果曉東;楊栩;徐文婷;閻紹澤;;基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的飛行器變形頭錐設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核[A];北京力學(xué)會(huì)第二十三屆學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議論文集[C];2017年

3 趙雅聰;王啟明;;柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)建模與仿真[A];第28屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅰ冊(cè)）[C];2019年

4 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

5 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

6 桑建;陳志平;張巨勇;;一種欠約束六自由度絲牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間的求解方法[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)電子機(jī)械工程分會(huì)2009年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

7 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

8 馬靜;原大寧;;一種新型并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合及其運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[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

9 謝峰;魏忠武;;用于CTS試驗(yàn)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間和靜剛度研究[A];北京力學(xué)會(huì)第二十三屆學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議論文集[C];2017年

10 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

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 葉妮佳;由子機(jī)構(gòu)和數(shù)字拓?fù)鋱D綜合并聯(lián)機(jī)構(gòu)及反對(duì)稱矩陣新方法研究[D];燕山大學(xué);2019年

2 傅建勛;新型3-支鏈6-DOF并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能研究[D];上海交通大學(xué);2016年

3 王冰;一類可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合[D];北京交通大學(xué);2019年

4 黃冠宇;基于單元體機(jī)構(gòu)的可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析[D];北京交通大學(xué);2019年

5 楊超;基于幾何代數(shù)和應(yīng)變能的并聯(lián)機(jī)構(gòu)靜剛度建模與優(yōu)化[D];浙江理工大學(xué);2019年

6 呂偉;基于繩牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度波浪補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科技大學(xué);2017年

7 劉曉飛;冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析與控制策略研究[D];燕山大學(xué);2017年

8 許華e

本文編號(hào)：2675342