混合輸入機(jī)構(gòu)作為可控機(jī)構(gòu)的一種,與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)相比,混合輸入機(jī)構(gòu)通過引入一個(gè)或多個(gè)新的可控運(yùn)動(dòng)自由度來實(shí)現(xiàn)機(jī)器工作柔性,使其理論上可實(shí)現(xiàn)較低成本的、可編程的、大功率的沖壓工藝過程,高精度地再現(xiàn)平面軌跡。本文以兩自由度的混合輸入平面七桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)為對象,采用理論與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的辦法,主要研究其在實(shí)現(xiàn)高速高精度控制過程所要解決的相關(guān)問題,包括軌跡規(guī)劃、動(dòng)力學(xué)初步分析、機(jī)構(gòu)參數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定、實(shí)驗(yàn)臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)研究。本文具體研究內(nèi)容如下:1.分析了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解,并以此為基礎(chǔ)理論,根據(jù)伺服電機(jī)性能指標(biāo)求取機(jī)構(gòu)末端的各輸出范圍;為了實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的可控性,提出了基于機(jī)構(gòu)末端工作空間和伺服電機(jī)輸出能力的軌跡規(guī)劃方法,通過運(yùn)動(dòng)學(xué)反解求取伺服電機(jī)輸入規(guī)律;針對混合輸入機(jī)構(gòu)功率分配的特點(diǎn),即常速電機(jī)提供大部分功率,伺服電機(jī)起調(diào)節(jié)作用,提供小部分功率,以此為目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)了末端軌跡。2.并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)建模是其實(shí)現(xiàn)高速高精度的前提條件。本文將利用拉格朗日方法初步建立混合輸入機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,通過數(shù)值計(jì)算仿真求取機(jī)構(gòu)末端在受到外載荷的情況下兩輸入電機(jī)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3.混合輸入機(jī)構(gòu)作為可控機(jī)構(gòu),其與機(jī)器人... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

金屬壓力機(jī)Fig.1-1Mechanicalpress

在金屬成型加工領(lǐng)域，壓力加工是一種廣泛使用的加工方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，60品由壓力成型加工而成。由于加工材料和工藝的不同，要求壓力機(jī)的沖頭具有的運(yùn)動(dòng)曲線。早期的壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，僅由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖 1-1，1-2，把電旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為沖頭的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生巨大的沖壓力，把工件壓力加工需要的型式。為了獲得更為滿意的沖壓性能，出現(xiàn)了很多不同類型的壓力機(jī)結(jié)可分為液壓式和機(jī)械式兩大類，前者運(yùn)動(dòng)柔性大，可編程，但制造和維護(hù)成本后者速度快，制造與維護(hù)成本低，但缺乏運(yùn)動(dòng)柔性。同時(shí)由于傳統(tǒng)的金屬壓力出運(yùn)動(dòng)是確定的，因此不可能滿足壓力機(jī)多工藝的柔性運(yùn)動(dòng)要求。為適應(yīng)這種由混合輸入機(jī)構(gòu)構(gòu)成的混合輸入壓力機(jī)將可能滿足這種柔性。也即由大功率普機(jī)和小功率伺服電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)兩自由度的沖壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行沖壓工作，以結(jié)合式和機(jī)械式壓力機(jī)二者之長，避二者之短。這種新型壓力機(jī)理論上可實(shí)現(xiàn)較低的、可編程的、大功率的沖壓工藝過程

指標(biāo)綜合最優(yōu)為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，仿真結(jié)果表明所獲尺度的機(jī)構(gòu)綜合性能良好；（b）針對客戶在定義沖壓任務(wù)時(shí)，所提出的沖壓性能要求往往不完備的特點(diǎn)，提出基于沖壓空間多關(guān)鍵點(diǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)最優(yōu)規(guī)劃方法；（c）進(jìn)行了原型樣機(jī)（圖1-3）的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，較好驗(yàn)證了沖壓運(yùn)動(dòng)的可編程性。圖 1-3 混合輸入壓力機(jī)Fig.1-3 Hybrid driven press周洪[26]提出以生成一組軌跡曲線時(shí)所需的最大 RTA 馬達(dá)的輸入功率最小為原則優(yōu)化設(shè)計(jì)混合輸入五桿機(jī)構(gòu)。他首先對閉鏈五桿機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)角的極小與極大值進(jìn)行了分析，提出了混合輸入五桿機(jī)構(gòu)的分類，每類機(jī)構(gòu)需要滿足不同的尺寸要求。接著分析每類五桿機(jī)構(gòu)的軌跡柔性，得出每類五桿機(jī)構(gòu)所能實(shí)現(xiàn)的軌跡曲線。對于他們進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，利用 Lagrange 方程求解 RTA 馬達(dá)所需的輸入功率。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法采用改進(jìn)的遺傳算法以保證所得機(jī)構(gòu)解為全局最優(yōu)解。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3295495