本文關(guān)鍵詞：3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自由度數(shù)小于6的少自由度并聯(lián)機構(gòu)，不但具有并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、高速、高剛度、高精度、高負載率、低運動慣量的特點，更兼具了制造成本低、相對控制容易等優(yōu)點，吸引了工業(yè)和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。三自由度并聯(lián)機構(gòu)以其構(gòu)型設(shè)計、控制、成本等方面的優(yōu)勢以及其作為平面與空間的結(jié)合體的特殊地位，成為少自由度并聯(lián)機構(gòu)研究的一個重要組成部分。同時，機構(gòu)學(xué)的研究一般有一個從平面到空間的發(fā)展過程，因而平面三自由度并聯(lián)機構(gòu)的研究受到了廣泛的重視。 目前，對運動副全部為轉(zhuǎn)動副（3-RRR）或者含有少量移動副（3-RPR、3-RRP、3-PRR）的平面三自由度并聯(lián)機構(gòu)的研究較為深入，而對于含有多個移動副（3-PRP、3-PPR）的平面三自由度并聯(lián)機構(gòu)的研究相對較少。這類機構(gòu)由于其特殊的結(jié)構(gòu)，對少移動副機構(gòu)起到了互補的作用，其運動學(xué)和動力學(xué)的相關(guān)研究具有不可忽視的研究價值。此外，運動副間的摩擦是實際工程中必然存在的因素，理論研究中為了便于分析，往往忽略運動副摩擦對理想模型進行分析，這就與工程實際產(chǎn)生了差異，為了更符合工程實際，在考慮運動副摩擦影響的情況下對平面三自由度并聯(lián)機構(gòu)進行分析也是十分必要的。本文選取3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)為研究對象，，首次對其運動學(xué)和動力學(xué)的相關(guān)性能進行體統(tǒng)的研究和仿真。 首先，對3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)進行分析。建立了該3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)基于閉環(huán)矢量法的運動學(xué)正解、逆解模型，在其位置正、逆解分析的基礎(chǔ)上，對該3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)進行運動學(xué)仿真，仿真分析表明不同驅(qū)動類型的驅(qū)動參數(shù)的改變，對3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)運動平臺位移、速度、加速度曲線有著重要的影響。在運動學(xué)方程的基礎(chǔ)上，對3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)運動平臺中心點的工作空間進行了分析，結(jié)果表明構(gòu)件長度對工作空間的形狀和大小有著顯著影響，驅(qū)動構(gòu)件的伸長范圍在一定程度內(nèi)變化，不改變運動平臺的工作空間，超過這個程度后運動平臺的工作空間變化明顯；中間構(gòu)件的伸長范圍對運動平臺工作空間的影響更明顯。 其次，利用拉格朗日方法建立3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)的動力學(xué)進行分析。以運動學(xué)分析為基礎(chǔ)，分析機構(gòu)各部分質(zhì)心處的運動學(xué)參數(shù)，考慮3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)的整體勢能和動能，對該機構(gòu)的動力學(xué)進行分析，并通過四階龍格-庫塔法對動力學(xué)方程進行近似的數(shù)值求解，表明合理控制驅(qū)動是實現(xiàn)動平臺按某一軌跡進行運動的重要措施。 最后，在考慮運動副摩擦影響的情況下，對3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)的動力學(xué)進行分析和仿真。建立3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)考慮運動副摩擦的凱恩方程，并采用ADAMS建立該3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)的三維模型，通過動力學(xué)仿真分析，驗證了運動副摩擦對機構(gòu)驅(qū)動力的顯著影響，發(fā)現(xiàn)移動副摩擦使得機構(gòu)的驅(qū)動力明顯增大且突變點明顯增多，中間構(gòu)件上的移動副的摩擦對機構(gòu)的驅(qū)動力影響最為顯著，而轉(zhuǎn)動副摩擦則只對該3-PPR平面并聯(lián)機構(gòu)驅(qū)動力的大小有一定的影響。說明了考慮運動副摩擦進行平面并聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)分析的必要性。
【關(guān)鍵詞】：平面并聯(lián)機構(gòu) 運動學(xué) 工作空間 動力學(xué) 摩擦
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 平面并聯(lián)機構(gòu)的應(yīng)用12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 三自由度并聯(lián)機構(gòu)13-14
• 1.3.2 運動學(xué)分析14-15
• 1.3.3 工作空間分析15-16
• 1.3.4 動力學(xué)分析16-17
• 1.3.5 考慮摩擦的動力學(xué)分析17
• 1.3.6 其他方面的分析17-18
• 1.4 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的選擇18-21
• 1.5 本課題研究的主要內(nèi)容21-22
• 1.6 本章小結(jié)22-23
• 2 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)分析23-44
• 2.1 運動學(xué)分析23-24
• 2.2 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)模型的建立24-25
• 2.3 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的正運動學(xué)分析25-26
• 2.4 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的逆運動學(xué)分析26-28
• 2.4.1 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的位置逆解26-27
• 2.4.2 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的位置解實例計算27-28
• 2.5 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)仿真28-43
• 2.5.1 工作空間分析28-31
• 2.5.2 運動學(xué)仿真31-43
• 2.6 本章小結(jié)43-44
• 3 不考慮運動副摩擦的 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)分析44-53
• 3.1 平面并聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)44
• 3.2 動力學(xué)建模44-48
• 3.3 動力學(xué)分析48-50
• 3.4 實例分析50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 4 考慮運動副摩擦的 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的動力學(xué)分析53-77
• 4.1 機構(gòu)中的摩擦53
• 4.2 凱恩動力學(xué)方程53-54
• 4.3 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的凱恩動力學(xué)方程54-70
• 4.3.1 系統(tǒng)廣義坐標的建立54
• 4.3.2 考慮摩擦?xí)r機構(gòu)運動副的力學(xué)模型54-56
• 4.3.3 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的運動分析56-61
• 4.3.4 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的受力分析61
• 4.3.5 3-PPR 平面并聯(lián)機構(gòu)的廣義主動力和廣義慣性力61-70
• 4.4 動力學(xué)仿真70-76
• 4.4.1 虛擬樣機技術(shù)70
• 4.4.2 ADAMS 動力學(xué)仿真70-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 5 總結(jié)與展望77-79
• 5.1 總結(jié)77-78
• 5.2 展望78-79
• 參考文獻79-85
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果85-86
• 致謝86-87

【參考文獻】

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本文編號：372311