3-RPS臥式布局并聯(lián)機構(gòu)的重力補償策略研究.pdf

1、緊密結(jié)合國家航空和汽車工業(yè)中大型/復雜結(jié)構(gòu)件對高效加工裝備的重要需求，針對臥式并聯(lián)高效加工裝備普遍存在并亟待解決的重力補償問題，本文以3-R(P)S臥式并聯(lián)機構(gòu)為典型研究對象，深入研究其重力補償策略，內(nèi)容涉及機構(gòu)位置逆解、重力對整機末端變形的影響分析、被動式重力補償裝置的設(shè)計及參數(shù)優(yōu)化、重力補償效果評估、主動式重力補償裝置設(shè)計等。主要研究成果如下：
　　機構(gòu)位置逆解與整機柔度建模：根據(jù)3-R(P)S臥式并聯(lián)機構(gòu)中部件的相對運動形式

2、及重力分布狀態(tài)將機構(gòu)劃分為R(P)S支鏈與末端執(zhí)行器兩部分，借助矢量鏈法建立機構(gòu)的位置逆解模型。利用線性疊加原理構(gòu)造整機靜柔度模型。
　　重力產(chǎn)生的機構(gòu)末端變形分析：基于虛功原理將機構(gòu)各部件重力映射到機構(gòu)末端參考點，結(jié)合機構(gòu)柔度解析模型，獲得重力引起的機構(gòu)末端變形在任務(wù)工作空間內(nèi)的分布規(guī)律，以此闡述重力補償?shù)谋匾浴?br>　　被動式重力補償裝置設(shè)計及參數(shù)優(yōu)化：選取定剛度螺旋拉簧為重力補償元件，參考機構(gòu)靜力學模型對重力補償裝置進行

3、設(shè)計。以機構(gòu)總勢能在工作空間中的波動量最小為目標，優(yōu)化彈簧安裝位置及相關(guān)參數(shù)。以重力補償前、后由重力引起的機構(gòu)末端變形的變化為切入點對重力補償效果進行直觀評估。
　　主動式重力補償裝置設(shè)計：引入一維位移補償裝置對上述被動式重力補償裝置進行改進，根據(jù)定剛度彈簧伸長量的變化規(guī)律，確定一維位移補償裝置在3-R(P)S臥式并聯(lián)機構(gòu)中的布置方式。以機構(gòu)末端總變形最小為目標優(yōu)化一維位移補償裝置的位移參數(shù)。借助商用軟件完成一維位移補償裝置結(jié)構(gòu)設(shè)