本文關鍵詞：新型恰約束支鏈并聯(lián)機構工作空間及靜剛度研究

  更多相關文章： 恰約束支鏈 螺旋理論 完整雅克比矩陣 剛度矩陣法 靈敏度

【摘要】：并聯(lián)機構以其精度高、誤差小、剛性大等優(yōu)點近年來成為研究熱點,尤其是少自由度并聯(lián)機構更是受到頗多關注,隨著研究的深入已廣泛應用于航空航天等軍事領域。本文基于國家某航天重大專項對一種含有恰約束支鏈的并聯(lián)機構的工作空間、靜剛度進行研究。為以后該類型的并聯(lián)機構的研究奠定理論基礎。新型恰約束支鏈并聯(lián)機構主要由動平臺、靜平臺、三條無約束UPS主動支鏈和中間恰約束PU支鏈組成。首先,采用修正G-K公式進行自由度計算,證明該并聯(lián)機構具有兩轉動一移動自由度,機構具有唯一確定的運動。其次,建立封閉矢量方程,得到該并聯(lián)機構位置逆解數(shù)學模型。采用螺旋理論求得驅動子雅克比矩陣和約束子雅克比矩陣,最終得到完整雅克比矩陣。采用Jacobian代數(shù)法分析完整雅克比矩陣的秩,得出恰約束支鏈的引入減小了并聯(lián)機構產(chǎn)生奇異性的可能性,機構不具有奇異性。采用Matlab數(shù)值法進行三維空間搜索,得到單自由度、兩自由度以及三自由度工作空間曲線。通過虛功原理建立新型恰約束支鏈并聯(lián)機構靜剛度解析模型,采用剛度矩陣法通過Matlab運動算例仿真得到整個工作空間范圍內靜剛度分布規(guī)律。采用ANSYS Workbench有限元分析軟件驗證靜剛度解析模型的正確性,提出施加鎖緊裝置提高整機靜剛度的方法。選取合適的局部和全局靜剛度性能評價指標,通過對各支鏈截面參數(shù)的靈敏度分析,得出中間恰約束支鏈PU對全局剛度影響明顯,在此基礎上進行優(yōu)化設計最終確定各支鏈截面尺寸。
【關鍵詞】：恰約束支鏈 螺旋理論 完整雅克比矩陣 剛度矩陣法 靈敏度
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 緒論7-15
• 1.1 課題研究背景及意義7-8
• 1.2 2R1T并聯(lián)機構研究現(xiàn)狀8-11
• 1.2.1 三自由度并聯(lián)機構發(fā)展應用8-10
• 1.2.2 2R1T并聯(lián)機構國內外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 并聯(lián)機構工作空間研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 并聯(lián)機構靜剛度研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4.1 靜剛度概述12
• 1.4.2 靜剛度研究現(xiàn)狀12-13
• 1.5 本文主要研究內容和技術路線13-14
• 1.6 本章小結14-15
• 2 位置逆解及完整雅克比矩陣15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 機構組成原理及自由度計算15-17
• 2.2.1 機構組成原理15-16
• 2.2.2 自由度計算16-17
• 2.3 位置逆解17-22
• 2.3.1 剛體位姿描述17
• 2.3.2 坐標變換17-19
• 2.3.3 位置逆解求解19-22
• 2.4 完整雅克比矩陣22-26
• 2.4.1 螺旋理論介紹22-24
• 2.4.2 完整雅克比矩陣求解24-26
• 2.5 本章小結26-27
• 3 奇異性和工作空間分析27-36
• 3.1 前言27
• 3.2 奇異性分析27-29
• 3.2.1 奇異性研究方法27
• 3.2.2 機構奇異性分析27-29
• 3.3 工作空間分析29-34
• 3.3.1 工作空間理論基礎29-30
• 3.3.2 工作空間影響因素30-32
• 3.3.3 工作空間求解32-34
• 3.4 本章小結34-36
• 4 靜剛度分析36-58
• 4.1 引言36
• 4.2 靜剛度建模36-42
• 4.2.1 驅動剛度矩陣求解38-40
• 4.2.2 約束剛度矩陣求解40-42
• 4.3 靜剛度解析模型算例仿真42-46
• 4.4 靜剛度有限元分析46-57
• 4.4.1 靜力學分析基礎47
• 4.4.2 靜力學分析47-51
• 4.4.3 模態(tài)分析51-56
• 4.4.4 預應力模態(tài)分析56-57
• 4.5 本章小結57-58
• 5 靜剛度靈敏度分析58-64
• 5.1 引言58
• 5.2 靜剛度性能評價指標58-59
• 5.2.1 局部剛度性能評價指標58-59
• 5.2.2 全局剛度性能評價指標59
• 5.3 靈敏度分析59-63
• 5.4 本章小結63-64
• 6 總結與展望64-65
• 6.1 總結64
• 6.2 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-68

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