在機(jī)器人、航天、醫(yī)療等領(lǐng)域,隨著工作環(huán)境和所處理的任務(wù)越來越復(fù)雜,對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的要求越來越高,要求其實現(xiàn)的功能也越發(fā)強(qiáng)大,在設(shè)計制造時需要考慮的問題也越發(fā)深入,比如機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)間隙,桿件彈性對機(jī)構(gòu)精度影響等,所以本文對空間RSSR機(jī)構(gòu)的動力學(xué)的研究在相關(guān)領(lǐng)域的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計上具有重要意義。含間隙空間機(jī)構(gòu)相關(guān)課題的研究方向比較前沿,其中含間隙空間柔性機(jī)構(gòu)的研究更是近年來新的研究方向,同時含間隙空間柔性機(jī)構(gòu)的應(yīng)用具有很高的工程實際價值。雖然近些年來對含間隙球關(guān)節(jié)的空間機(jī)構(gòu)有了一定的研究成果,但是仍然有很多問題迫切需要解決。為了更好的對空間機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)分析,補(bǔ)償輸出誤差,以便延長設(shè)備使用壽命,滿足性能需求,本文從以下幾個方面展開了研究。在不考慮球關(guān)節(jié)間隙的前提下,對空間RSSR機(jī)構(gòu)各桿件彈性動力學(xué)進(jìn)行了分析。對于空間RSSR機(jī)構(gòu)構(gòu)件的彈性變形,把機(jī)構(gòu)中的桿件考慮為柔性構(gòu)件,通過有限元分析方法用各單元廣義坐標(biāo)表示彈性誤差,采用第二類拉格朗日方法并結(jié)合運(yùn)動學(xué)約束條件來建立空間RSSR機(jī)構(gòu)的彈性動力學(xué)模型。通過動力學(xué)方程求解和仿真分析,從而得到系統(tǒng)彈性振動位移隨時間的變化規(guī)律。在實際情況中,球關(guān)節(jié)中... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

夾角為90°的RSSR空間連桿機(jī)構(gòu)[7]

圖 1-1 夾角為 90°的 RSSR 空間連桿機(jī)構(gòu)[7]圖 1-2 共軛凸輪式折入邊裝置上的 RSSR空間機(jī)構(gòu)[7]在空間 RSSR 機(jī)構(gòu)設(shè)計中，為了保證機(jī)構(gòu)的輕量化和高強(qiáng)度的特性，所以連桿采用碳纖維材料，輸入桿和輸出桿件均采用鋁合金材料。由于機(jī)器人的運(yùn)動速度不斷提高，機(jī)構(gòu)自身的質(zhì)量的輕量化以及機(jī)器人工作精度要求的提高，使得在研究機(jī)構(gòu)動力學(xué)時，構(gòu)件自身彈性不可忽略。因為輕質(zhì)量且細(xì)長化的連桿大大提高了空間 RSSR 機(jī)構(gòu)的柔性，使得機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)動下出現(xiàn)強(qiáng)振動現(xiàn)象并引起運(yùn)動配合失調(diào)的現(xiàn)象[8]。在這種高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)中，由于桿件彈性變形會影響空間 RSSR 機(jī)構(gòu)輸出，降低整個機(jī)構(gòu)的精度。因此，研究空間 RSSR 機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境下的彈性形變就非常具有研究價值了。綜上所述，空間 RSSR 機(jī)構(gòu)在機(jī)器人、航天、醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如圖 1-1，1-2 所示，隨著工業(yè)科學(xué)技術(shù)水平的提高，對機(jī)器人等包括速度和精度方面都有了更高的要求，影響其機(jī)構(gòu)動力學(xué)特性的因素越來越復(fù)雜[9-11]，主要可分兩個方面：（1）高速重載情況下，機(jī)構(gòu)桿件的柔性化會導(dǎo)致機(jī)構(gòu)彈性振動；（2）關(guān)節(jié)間隙的存在會導(dǎo)致運(yùn)動過程中球頭與球窩之間的碰撞振動[12]。國內(nèi)外學(xué)者在上述兩個方面做了許多工作，但都在單獨(dú)的兩個領(lǐng)域[13-18]，而對于

缺點在碰撞過程中產(chǎn)生的沖擊力無法計算。此外，該方法需據(jù)各個狀態(tài)的描述得到系統(tǒng)剛性微分方程，另外，方程對初值依賴程度高素導(dǎo)致計算結(jié)果不穩(wěn)定，無法得到穩(wěn)態(tài)解[33,34]。從以上對三種模型的分析中，我們可以得出最復(fù)雜模型為多狀態(tài)連續(xù)接型，最簡單的是連續(xù)接觸間隙模型。連續(xù)接觸間隙模型容易建模求解，但影響因素過多導(dǎo)致建立的模型較為簡單，不夠精確。三種模型各有自己的點，所以，我們在選取模型的時候要根據(jù)工作環(huán)境，建模需求視具體情況出最適合的模型。在含柔性機(jī)構(gòu)的研究中，能否建立準(zhǔn)確可靠的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型也是至關(guān)的，大量學(xué)者為此也做出了大量的工作。目前采用較多的含柔性桿件機(jī)構(gòu)力學(xué)模型主要有：(1)偽剛體模型法 偽剛體模型是一種將剛體機(jī)構(gòu)理論應(yīng)用在柔性機(jī)構(gòu)上而將剛性機(jī)構(gòu)理論和柔性機(jī)構(gòu)理論聯(lián)系起來的一種等效模型方法，它主要力和變形的關(guān)系來描述機(jī)構(gòu)柔性部分的變形，其模型適用于非線性大變形統(tǒng)構(gòu)件分析當(dāng)中，如圖 1-6 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：2953315