【摘要】：本文以剛體運(yùn)動(dòng)的不變量與不變式為主線,研究回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)的整體幾何性質(zhì),討論回轉(zhuǎn)副不變量精度的定義、測(cè)試、分析、評(píng)價(jià)以及不變量誤差的辨識(shí)與補(bǔ)償,將剛體運(yùn)動(dòng)幾何學(xué)理論擴(kuò)展到定軸誤差運(yùn)動(dòng),主要內(nèi)容如下:(1)提出并證明了剛體一般空間運(yùn)動(dòng)退化為三類定軸運(yùn)動(dòng)的充要條件�；趧傮w空間運(yùn)動(dòng)學(xué)理論,討論了三類典型運(yùn)動(dòng)副C、H、R約束下剛體的定軸運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以及剛體上點(diǎn)與直線軌跡的局部和整體幾何性質(zhì),在理論上推導(dǎo)出三類定軸運(yùn)動(dòng)的不變量和不變式并證明其與定軸運(yùn)動(dòng)約束之間的充分必要關(guān)系。(2)研究了定軸誤差運(yùn)動(dòng)的離散軌跡整體幾何性質(zhì),基于定軸運(yùn)動(dòng)的充要條件,得到了定軸誤差運(yùn)動(dòng)的不變量一一最小球面像曲線和最小腰線,并以此描述定軸誤差運(yùn)動(dòng)與理想定軸運(yùn)動(dòng)的偏差,討論了定軸誤差運(yùn)動(dòng)剛體上點(diǎn)、直線、平面以及圓柱面的軌跡幾何性質(zhì),為回轉(zhuǎn)副精度分析、測(cè)試以及評(píng)價(jià)等提供依據(jù)。(3)提出了回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)的不變量精度概念,使得回轉(zhuǎn)副精度指標(biāo)不受測(cè)量數(shù)據(jù)的參考點(diǎn)位置和測(cè)試圈數(shù)的影響�；陔p標(biāo)準(zhǔn)球測(cè)試方法與數(shù)據(jù),建立回轉(zhuǎn)副誤差運(yùn)動(dòng)測(cè)試的運(yùn)動(dòng)幾何學(xué)模型,解出六自由度回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)參數(shù),將回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)的不變量數(shù)值分解為平移誤差與角擺誤差,據(jù)此研究了回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)的單圈不變量誤差變化規(guī)律與多圈不變量誤差收斂性質(zhì)。(4)提出了回轉(zhuǎn)副不變量精度特性的彈性冗余空間機(jī)構(gòu)模型,研究實(shí)際回轉(zhuǎn)副的彈性冗余約束結(jié)構(gòu)與幾何物理約束方程,建立了回轉(zhuǎn)副不變量精度與運(yùn)動(dòng)副約束結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)及其誤差、零件物理屬性以及工況載荷等因素之間的耦合關(guān)系,將回轉(zhuǎn)副的精度分析問(wèn)題轉(zhuǎn)化為彈性冗余機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)求解問(wèn)題。(5)提出以最小球面像曲線與最小腰線定義回轉(zhuǎn)副的運(yùn)動(dòng)軸線,并以運(yùn)動(dòng)軸線軌跡的近似幾何軸線作為回轉(zhuǎn)副的固定軸線,澄清了多回轉(zhuǎn)副組合運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)副誤差與構(gòu)件誤差的概念,由此建立五軸機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)與SCARA機(jī)器人運(yùn)動(dòng)鏈的機(jī)構(gòu)模型,研究基于回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)不變量的運(yùn)動(dòng)鏈誤差測(cè)試、辨識(shí)、分析以及補(bǔ)償方法。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH113.2
【圖文】：

自由度）牽連運(yùn)動(dòng)加上剛體沿參考直線（兩自由度）相參考直線轉(zhuǎn)動(dòng)），由剛體運(yùn)動(dòng)的瞬軸性質(zhì)與定軸運(yùn)動(dòng)的約件式，再分別討論三類定軸運(yùn)動(dòng)的直線軌跡整體幾何性質(zhì)變式，為后續(xù)章節(jié)的誤差運(yùn)動(dòng)分析、測(cè)試與評(píng)價(jià)等提供理間運(yùn)動(dòng)描述逡逑動(dòng)通常以直角坐標(biāo)參數(shù)或極坐標(biāo)參數(shù)表示，其參數(shù)取值響。相應(yīng)地，剛體上點(diǎn)與直線的軌跡參數(shù)也隨參考坐標(biāo)系利于分析剛體上點(diǎn)與直線軌跡的幾何性質(zhì)。在微分幾何學(xué)生的影響，可采用運(yùn)動(dòng)不變量描述點(diǎn)與直線軌跡的幾何的運(yùn)動(dòng)軌跡方程逡逑體的空間運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)剛體１，？上建立運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系丨0ｍ；固定坐標(biāo)系丨＾／：卜＾＾＾如圖之一所示：則＾＾相對(duì)＆的在固定坐標(biāo)系中的三個(gè)平動(dòng)參數(shù)（＾（＾／，＾（＾／，切一與繞＾＾示。逡逑

對(duì)于給定的空間運(yùn)動(dòng)，上述六個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)均為時(shí)間／的函數(shù)，可采用剛體運(yùn)動(dòng)幾何逡逑學(xué)方法寫出點(diǎn)與直線運(yùn)動(dòng)軌跡的矢量方程［１］。逡逑４上的任意點(diǎn)尸ｍ隨４運(yùn)動(dòng)，４軌跡在固定坐標(biāo)系中形成空間曲線／Ｖ，如圖２．２逡逑所示。／＞／的矢量方程可寫為：逡逑ｒＰｊ邋＼Ｒｐｆ邋＝邋Ｒ0ｍｆ邐Ｒ0ｍｆ邋＝［ｘ0ｍｆ，ｙ0ｍｆ＾ｚ0ｍｆ］Ｔ，邋ｒＰｍ邋＝邋［ｘｐｍ，ｙＰｍ，Ｚｐｍ］Ｔ邋（２．１）逡逑其中坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換矩陣［Ｍｗ／］取值為：逡逑ｃ０］ｃｄ２邋ｃｄ］Ｓ６２ｓｄ３邋－邋ｓＯ］Ｃ０３邐ｈ－逡逑［Ｍｗ／］邋＝邋ｓ９］ｃ６２邋ｓＯ］ｓ６２ｓ６３邋＋ｃ６｝ｃ９３邐（２．２）逡逑－ｓｄ２邐ｃＱ２ｓ６３邐ｃ０２ｃ６３逡逑以上兩式中／？ｐ／為點(diǎn)八？在固定坐標(biāo)系中的矢量，／？0ｗ／為原點(diǎn)在固定坐標(biāo)系中的逡逑矢量；為點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)矢量，６、（９２、徏為Ａ－）－／歐拉角，如圖２．１所逡逑示。字母ｓ與ｃ分別表示ｓｉｎｅ與ｃｏｓｉｎｅ。逡逑ｉｐＴ邋ｋｍ逡逑ｊ／邋１邋ｈｙ逡逑圖２．２剛體空間運(yùn)動(dòng)與直線軌跡逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｓｐａｔｉａｌ邋ｍｏｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａ邋ｒｉｇｉｄ邋ｂｏｄｙ邋ａｎｄ邋ａ邋ｌｉｎｅ－ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ逡逑上過(guò)點(diǎn)Ｐｗ的任意直線隨運(yùn)動(dòng)，“軌跡在固定坐標(biāo)系中形成直紋面N希溴義鮮噶糠匠炭尚次哄義希蓿澹哄澹遙歟ǎ跡蓿椋澹�？）邋＝邋Ｐｉ．ｑw澹

本文編號(hào)：2748320