一類2R1T三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論與方法研究.pdf

1、本文密切結(jié)合開(kāi)發(fā)特種加工并聯(lián)運(yùn)動(dòng)裝備的需求，系統(tǒng)研究了少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能指標(biāo)體系，并以兩種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)為例，研究了其尺度綜合、位置正解分析、精度分析與綜合等問(wèn)題。論文取得了如下創(chuàng)造性成果： 分析了雅可比矩陣構(gòu)造原理，利用約束條件建立了少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的全速度雅可比矩陣通用模型。該模型行列數(shù)均與位形空間維數(shù)相同，包含了對(duì)末端6維誤差產(chǎn)生影響的尺度參數(shù)信息?；谠撃Ｐ?，利用矩陣Rayleigh商的性質(zhì)提出一種基

2、于支鏈誤差傳遞率的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。 以3-UPS/PU和3-PUS/PU機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，構(gòu)建其全速度雅可比矩陣。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了機(jī)構(gòu)尺度綜合方法。該方法首先給定任務(wù)工作空間Wt，在考慮必要的約束條件的基礎(chǔ)上，確定設(shè)計(jì)變量的取值范圍，繼而采用遺傳算法得到最優(yōu)解。研究結(jié)果表明，對(duì)于等同的任務(wù)空間，3-PUS/PU機(jī)構(gòu)的操作性能要略優(yōu)于3-UPS/PU機(jī)構(gòu)。 采用解析法研究了3-UPS/PU和3-PUS/PU機(jī)構(gòu)的位置正解

3、問(wèn)題。研究結(jié)果表明，兩者的位置正解模型無(wú)論從方程結(jié)構(gòu)還是維數(shù)上均相同。 利用空間矢量鏈分析法，研究了3-UPS/PU和3-PUS/PU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的誤差建模問(wèn)題。由誤差模型可知，由PU支鏈虎克鉸的加工和裝配誤差，以及套筒導(dǎo)軌扭角誤差引起的末端誤差為不可控誤差。在此基礎(chǔ)上，預(yù)估了末端執(zhí)行器在工作空間內(nèi)的位姿誤差范圍。研究結(jié)果表明，對(duì)于等同的任務(wù)空間，3-PUS/PU機(jī)構(gòu)的幾何精度要略優(yōu)于3-UPS/PU機(jī)構(gòu)。 借助靈敏度分析方

4、法，在統(tǒng)計(jì)意義下定量揭示出幾何誤差源對(duì)3-UPS/PU和3-PUS/PU并聯(lián)機(jī)構(gòu)末端誤差的影響?；诖?，系統(tǒng)研究了機(jī)構(gòu)的精度綜合方法。該方法以構(gòu)件制造公差為設(shè)計(jì)變量，根據(jù)靈敏度分析結(jié)果確定并簡(jiǎn)化權(quán)重指標(biāo)，以設(shè)計(jì)變量加權(quán)和最大為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)而建立機(jī)構(gòu)精度綜合的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，最后以誤差滿足設(shè)計(jì)精度且兼顧公差均衡為約束條件，采用遺傳算法求解。研究結(jié)果表明，對(duì)于等同的任務(wù)空間，兩種機(jī)構(gòu)的構(gòu)件制造公差總體相差較小。 上述研究成果不但為指導(dǎo)