【摘要】： 以無摩擦無間隙、響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、誤差積累小等優(yōu)點而得到重視和應(yīng)用的全柔性微動并聯(lián)機構(gòu)因為采用了全柔性關(guān)節(jié)代替了傳統(tǒng)的運動副,其設(shè)計和分析方法與宏動并聯(lián)機構(gòu)存在一定的區(qū)別。本文從微動并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能分析的角度,在柔性運動副的柔度計算、整體機構(gòu)的運動學(xué)與靜力學(xué)性能分析、誤差分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化等方面對一種新型二維平動并聯(lián)微定位平臺進行了較為細致和深入的研究。具體內(nèi)容如下： 第一,分析了微定位平臺的機構(gòu)自由度與運動輸出特性,利用偽剛體模型法和微分運動系統(tǒng)分析法的簡化方法建立了機構(gòu)的位置、速度正反解方程,給出了機構(gòu)工作空間的形狀,分析了工作空間的面積與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。 第二,利用卡氏第二定理建立了彈性平行板移動副在工作平面內(nèi)的柔度計算公式,分析了各方向柔度系數(shù)隨移動副結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律；利用ANSYS軟件建立彈性平行板移動副的有限元模型進行仿真分析,并與傳統(tǒng)柔度計算公式進行了比較,驗證了推導(dǎo)的計算公式具有比較高的計算精度。在此基礎(chǔ)上根據(jù)能量原理和虛功原理分別求出了微定位平臺整體機構(gòu)的柔度矩陣與靜剛度矩陣,并得出了兩者間的雅可比矩陣映射關(guān)系。 第三,分別從基于運動學(xué)分析的理論模型誤差和基于剛度矩陣的加工誤差兩方面建立了微定位平臺的誤差分析模型,綜合分析了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對微定位平臺定位精度的影響,確定了影響定位精度的主要因素。 第四,以整體機構(gòu)的剛度最小和定位精度最高為優(yōu)化目標,建立了多目標優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,利用遺傳算法對數(shù)學(xué)模型進行求解,得到了滿足目標函數(shù)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸。 通過以上的分析和研究,確定了二維平動并聯(lián)微定位平臺的設(shè)計方案；對機構(gòu)運動學(xué)、靜力學(xué)以及精度特性的分析為后續(xù)機構(gòu)動力學(xué)特性研究與控制系統(tǒng)設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH112
【圖文】：

其中并聯(lián)機構(gòu)的位置正反解分析是運動學(xué)分析的基本內(nèi)容，是并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)與動力學(xué)分析、工作空間分析、誤差分析和機構(gòu)綜合等的基礎(chǔ)。本課題所研究的兩自由度微定位平臺結(jié)構(gòu)比較簡單，機構(gòu)輸出為二維平動的平面運動，此處采用偽剛體模型法建立其運動學(xué)模型。偽剛體模型的建立方法是將機構(gòu)的柔性移動副和轉(zhuǎn)動副分別用普通移動副和轉(zhuǎn)動副替代，并在各運動副上施加拉伸彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧以替代柔性運動副在功能方向上的剛度。對于運動學(xué)分析可以忽略柔性鉸鏈剛度的影響，這樣微動并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)分析方法就與普通并聯(lián)機構(gòu)基本相同。2.2機構(gòu)描述與自由度分析2.2.1機構(gòu)結(jié)構(gòu)描述二維微定位平臺的實體模型如圖2一1a所示，圖2一lb為二維微定位平臺的偽剛體模型，彈性平行板移動副由普通移動副加拉壓彈簧組成，柔性轉(zhuǎn)動副由普通轉(zhuǎn)動副加扭轉(zhuǎn)彈簧組成。

圖3一4柔性轉(zhuǎn)動副功能方向上的位移云圖給出了在兒組不同驅(qū)動力作用下利用ANSYS軟件分析得到的結(jié)果，并給出了理論計算的相對誤差。表3一1柔性轉(zhuǎn)動副功能方向上的位移分析月/N150225300375450

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本文編號：2752079