2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的特別重要的部分,具有著廣泛的應(yīng)用前景。本文提出一種全新4-PRRU機(jī)構(gòu),此機(jī)構(gòu)為三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu),并主要研究了該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)部分、奇異位型部分以及性能分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分。主要涵蓋了下面幾點(diǎn)內(nèi)容:在軟件平臺(tái)里構(gòu)建4-PRRU冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)易模型,并在正確位置標(biāo)注基坐標(biāo)系、動(dòng)坐標(biāo)系、以及桿件的相關(guān)參數(shù)。運(yùn)用螺旋理論相關(guān)知識(shí),計(jì)算該機(jī)構(gòu)在不同位型下各自的自由度數(shù)目,之后用修正以后的G-K公式再次加以對(duì)比驗(yàn)證,結(jié)果表明該機(jī)構(gòu)擁有3個(gè)自由度,依次為一個(gè)豎直方向上的移動(dòng),以及分別繞u軸方向和v軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。利用機(jī)構(gòu)的空間物理幾何關(guān)系計(jì)算機(jī)構(gòu)的位置正反解表達(dá)式。該機(jī)構(gòu)速度方程與雅克比矩陣可采取對(duì)位置逆解進(jìn)行全微分運(yùn)算求得。依據(jù)雅可比矩陣行列式的相關(guān)特性進(jìn)行計(jì)算,可得知該機(jī)構(gòu)具有反解奇異,而不具有正解、混合奇異。通過考慮機(jī)構(gòu)的桿長(zhǎng)約束限制、轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)角約束限制以及機(jī)構(gòu)的奇異位型約束這些因素,在MATLAB平臺(tái)上選用數(shù)值搜索算法,繪制出機(jī)構(gòu)末端刀具頭的可達(dá)工作空間。在工作空間范圍內(nèi)通過給定刀具所要走的螺旋線,求解出各分支對(duì)應(yīng)時(shí)間的驅(qū)動(dòng)量,添加到Motion軟件中進(jìn)行動(dòng)畫仿真,動(dòng)畫可以說明此前的自由度分析與位置分析都是正確的。冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳遞性能指標(biāo)以螺旋理論為基礎(chǔ),在機(jī)構(gòu)桿件參數(shù)優(yōu)化過程中將其無量綱化,以LTI性能指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù),選取最佳的尺寸區(qū)域,得到優(yōu)化的桿件參數(shù),對(duì)比表明機(jī)構(gòu)的力傳遞性能得到了明顯的提高。選取4-PRRU冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的重要零部件,在ANSYS軟件中通過設(shè)定合適結(jié)構(gòu)材料,添加正確的載荷約束等條件進(jìn)行重要零部件的結(jié)構(gòu)靜力分析,通過分析云圖可以得知該機(jī)構(gòu)的重要零部件剛度與強(qiáng)度均滿足實(shí)際作業(yè)的要求。本文的研究?jī)?nèi)容豐富了冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、性能分析、靜力分析等方面理論研究。
【學(xué)位單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH112

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本文編號(hào)：2822150