發(fā)布時間：2018-11-28 16:41

【摘要】：隨著航天科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人類對機(jī)構(gòu)的精度和穩(wěn)定性的要求越來越高,于是人們迫切尋找一種機(jī)構(gòu)在高速,輕質(zhì)運(yùn)動的條件下的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的分析方法。構(gòu)件在高速,輕質(zhì),重載的條件下運(yùn)動,一定會發(fā)生變形,也就是要將容易變形的構(gòu)件作為柔性構(gòu)件來分析。并聯(lián)機(jī)器人一直是機(jī)器人領(lǐng)域中的前沿課題之一,并聯(lián)機(jī)器人具有慣性小,累積誤差小,剛度大,運(yùn)動精度大,穩(wěn)定,運(yùn)動學(xué)反解容易獲得等優(yōu)點(diǎn)。彌補(bǔ)了串聯(lián)機(jī)器人在高速,輕質(zhì),高精度領(lǐng)域的空白。因此同時具有柔性機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)兩方面的特點(diǎn)的柔性并聯(lián)機(jī)器人成為機(jī)器人領(lǐng)域的一個非常重要的研究方向。進(jìn)行這方面的研究具有重要的意義。本文在研究前人研究的基礎(chǔ)上,以三自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)為分析對象,對3-RRRT并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)建模。然后進(jìn)行虛擬樣機(jī)仿真,對機(jī)構(gòu)的受力特性,動態(tài)特性做了更加全面的分析。首先對3-RRRT并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)用D-H坐標(biāo)法在其上關(guān)節(jié)處建立了坐標(biāo)系,得出了機(jī)構(gòu)位置反解,驅(qū)動角位移隨時間的變化,角速度隨時間的變化,角加速度隨時間的變化曲線。其次運(yùn)用牛頓歐拉遞推法給出了其遞推的力分析過程。并且建立了力和力矩的平衡方程。運(yùn)用MATLAB進(jìn)行數(shù)值求解,最終求得其逆動力學(xué)解,得出驅(qū)動桿件所需的驅(qū)動力矩隨時間的關(guān)系。然后運(yùn)用SOLIDWORKS建立其三維模型,共分為三部分,動平臺,靜平臺,和三條支鏈(每條支鏈三個桿)。然后導(dǎo)入到ADAMS中進(jìn)行關(guān)節(jié)約束的建立,對其進(jìn)行剛體逆運(yùn)動學(xué)和正向動力學(xué)仿真,得出驅(qū)動力矩曲線和桿件受力曲線。最后在ANSYS經(jīng)典界面中對每條支鏈的第三個桿進(jìn)行了網(wǎng)格的劃分,將其變?yōu)槿嵝浴Ｊ紫仍O(shè)置材料彈性模量,泊松比,密度等參數(shù),輸出為MNF格式文件,然后導(dǎo)入到ADAMS中替換掉剛體。然后進(jìn)行剛?cè)狁詈戏抡?動平臺和靜平臺屬于剛體,每條支鏈的第一個桿和第二個桿是剛體,第三個桿是柔體)得出了在剛?cè)峄旌系那闆r下的末端軌跡,然后與剛體的狀態(tài)下作比較。得出其運(yùn)動軌跡的特性,以及柔性桿件所受應(yīng)力的變化曲線。
[Abstract]:With the development of spaceflight science and technology, the requirements for the accuracy and stability of the mechanism are becoming higher and higher. Therefore, it is urgent to find a kinematics and dynamics analysis method of the mechanism under the condition of high speed and light motion. Under the condition of high speed, light weight and heavy load, the component must be deformed, that is to say, the easily deformed member should be analyzed as a flexible member. Parallel robot has always been one of the frontier topics in the field of robot. Parallel robot has the advantages of small inertia, small cumulative error, large stiffness, large motion precision, stability, easy to obtain kinematics inverse solution and so on. It makes up the blank in the field of high speed, light weight and high precision. Therefore, the flexible parallel robot with the characteristics of both flexible mechanism and parallel mechanism has become a very important research direction in the field of robot. The research in this field is of great significance. In this paper, based on the previous research, the kinematics and dynamics model of 3-RRRT parallel manipulator is established by taking the spatial parallel mechanism of three degrees of freedom as the analysis object. Then virtual prototype simulation is carried out, and the mechanical and dynamic characteristics of the mechanism are analyzed more comprehensively. Firstly, the coordinate system of 3-RRRT parallel robot is established by D-H coordinate method, and the position inverse solution of the mechanism is obtained. The change of the driving angular displacement with time, the change of angular velocity with time, and the curve of angular acceleration with time are obtained. Secondly, the force analysis process of Newton Euler recursive method is given. The equilibrium equations of force and torque are established. The inverse dynamic solution is obtained by using MATLAB, and the relationship between driving torque and time is obtained. Then SOLIDWORKS is used to build its 3D model, which is divided into three parts: moving platform, static platform, and three branching chains (three rods for each branch chain). Then it is introduced into ADAMS to establish the joint constraint, and the inverse kinematics and forward dynamics of rigid body are simulated, and the driving moment curve and the force curve of the bar are obtained. Finally, the third bar of each branch chain is meshed in the ANSYS interface to make it flexible. The parameters such as elastic modulus, Poisson's ratio, density and so on are first set and output to MNF format file, then imported into ADAMS to replace rigid body. Then the rigid-flexible coupling simulation (the moving platform and the static platform belong to the rigid body, the first rod and the second rod of each branch chain are rigid body, the third bar is the flexible body) and the end trajectory is obtained in the case of rigid and flexible mixing. Then it is compared with the rigid body. The characteristics of the motion track and the curve of the stress of the flexible member are obtained.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：2363551