發(fā)布時間：2017-08-25 08:17

  本文關鍵詞：一種新型3-PUU并聯機構運動學與動力學性能分析

  更多相關文章： 并聯機構 2R1T自由度 3-PUU機構 運動學分析 動力學分析

【摘要】：2R1T自由度(即兩個轉動自由度和一個平移自由度)的并聯工具頭模塊在機械工具領域已經變得十分重要,同時也引起了學術界和制造業(yè)的廣泛關注。本文中2R1T自由度的3-PUU并聯機構是首次提出,通過對其進行運動學分析、剛體動力學分析、工作空間分析等,說明了該機構擁有良好的靈活性和定向能力,驗證了這種機械作為一種工具頭模塊的可行性。在此基礎上,對該機構進行了柔體動力學分析,研究柔性桿件運動過程中振動對末端執(zhí)行器精度的影響,并對其進行了針對性的尺寸優(yōu)化分析。以下是研究的主要內容:1.利用螺旋理論對3-PUU機構進行了自由度分析,從自由度信息中可得知該機構存在伴生運動,也從自由度方面驗證了該3-PUU機構符合作為機械主軸頭的條件。根據機構特殊的幾何約束情況,推導出其伴生運動方程,進而求解機構逆運動學問題,雅克比矩陣,正運動學問題。2.基于對機構的靈巧度分析和奇異性分析,建立其工作空間求解的約束條件。不同于3-PRS機構,通過可達工作空間的分析,觀察3-PUU工作空間體積遠大于3-PRS;通過靈巧工作空間的分析,由于沒有S副的錐角約束,3-PUU在定向功能方面更好。因此從工作空間方面驗證了該3-PUU機構符合作為機械主軸頭的條件。3.考慮將機構全部視為剛性構件,對其進行剛體動力學建模;僅考慮將機構中的支鏈桿當作柔性構件,對其進行柔體動力學建模。這為后續(xù)的動力學仿真做好理論基礎。4.在剛體動力學仿真分析中,讓結構參數相同的該3-PUU機構和3-PRS機構走同樣的軌跡,在消耗能源方面,二者基本相同。因此從動力學方面驗證了3-PUU機構符合作為機械主軸頭的條件。5.在柔體動力學仿真分析中,可以看出動平臺受到支鏈彈性變形振動的影響在Z軸方向最大。以柔性支鏈的固有頻率為優(yōu)化目標,引入了厚寬比系數,并尋找最優(yōu)的構件橫截面參數再次進行仿真分析。通過對比發(fā)現,優(yōu)化后的誤差明顯小于優(yōu)化前,證明了對該機構以固有頻率為優(yōu)化目標,進行構件尺寸優(yōu)化設計方法的可行性。
【關鍵詞】：并聯機構 2R1T自由度 3-PUU機構 運動學分析 動力學分析
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 本課題研究的背景及意義10-12
• 1.2 國內外研究現狀介紹12-16
• 1.2.1 三自由度并聯機構12-13
• 1.2.2 運動學分析13
• 1.2.3 工作空間分析13-14
• 1.2.4 動力學分析14-16
• 1.3 本文的主要研究內容16-21
• 1.3.1 新型 3-PUU空間并聯機構16-19
• 1.3.2 本文章節(jié)安排19-21
• 第二章 3-PUU空間并聯機構運動學建模21-38
• 2.1 自由度分析理論21-28
• 2.1.1 Kutzbach-Grubler公式分析自由度21
• 2.1.2 螺旋理論分析自由度21-28
• 2.1.2.1 瞬時狀態(tài)自由度分析22-25
• 2.1.2.2 一般自由度分析25-28
• 2.2 運動學位置逆解和位置正解28-37
• 2.2.1 幾何約束和伴生運動28-34
• 2.2.2 逆運動學問題34-35
• 2.2.3 正運動學問題35-37
• 2.3 本章小結37-38
• 第三章 3-PUU空間并聯機構運動學性能分析38-50
• 3.1 靈巧度分析38-42
• 3.1.1 T-T角方法38-40
• 3.1.2 T-T角表示下的靈巧度分析40-42
• 3.2 奇異性分析42-45
• 3.2.1 螺旋理論分析約束奇點42-43
• 3.2.2 雅克比矩陣分析運動學奇點43-45
• 3.3 工作空間45-49
• 3.3.1 實際約束45-46
• 3.3.2 可達工作空間46
• 3.3.3 靈巧工作空間46-49
• 3.4 本章小結49-50
• 第四章 3-PUU空間并聯機構動力學建模50-68
• 4.1 剛體動力學建模50-52
• 4.1.1 T-T角表示下的動力學參數50-51
• 4.1.2 系統剛體動力學方程51-52
• 4.2 柔體動力學建模52-67
• 4.2.1 單元動力學方程53-58
• 4.2.2 柔性支鏈動力學方程58-60
• 4.2.3 約束條件60-65
• 4.2.3.1 運動學約束條件60-63
• 4.2.3.2 動力學約束條件63-65
• 4.2.4 系統柔體動力學方程65-67
• 4.3 本章小結67-68
• 第五章 3-PUU空間并聯機構動力學仿真及優(yōu)化68-79
• 5.1 剛體動力學仿真68-70
• 5.2 柔體動力學仿真70-74
• 5.3 基于柔體動力學層面的尺寸優(yōu)化74-78
• 5.3.1 固有頻率分析74-76
• 5.3.2 柔性支鏈桿尺寸優(yōu)化76-78
• 5.4 本章小結78-79
• 第六章 結論和展望79-81
• 6.1 全文總結79-80
• 6.2 前景展望80-81
• 致謝81-82
• 參考文獻82-86
• 攻碩期間取得的研究成果86-87

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：736011