一種支鏈含球面副的三自由度并聯(lián)機構(gòu)運動性能與仿真研究.pdf

1、并聯(lián)機構(gòu)具有剛度大、精度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載能力強、運動慣性小、易于控制等優(yōu)點，它廣泛應(yīng)用于并聯(lián)機床、航空航天、機器人、定位裝配、娛樂設(shè)施、生物醫(yī)學(xué)、機械加工等領(lǐng)域。
　　本文分析了支鏈含球面副（S）的三類并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型。以其中的支鏈運動副含移動副（P）、球面副（S）和轉(zhuǎn)動副（R）的三自由度3-PSR并聯(lián)機構(gòu)為研究對象，對其主要進行了以下內(nèi)容研究：
　　首先，根據(jù)支鏈運動副的不同布置方式，綜合了三種含移動副、球面副和轉(zhuǎn)動副的并

2、聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型，分別為3-RPS、3-PRS和3-PSR并聯(lián)機構(gòu)，并總結(jié)了各自的主要應(yīng)用場合。對其中的3-PSR并聯(lián)機構(gòu)的第一種構(gòu)型結(jié)構(gòu)進行主要分析，計算其自由度，并用螺旋理論對其末端輸出運動形式加以分析，得出該機構(gòu)末端活動平臺輸出為兩轉(zhuǎn)動一移動（2R1T）的運動形式。
　　其次，分析了3-PSR并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)。采用閉環(huán)矢量法建立機構(gòu)的位置逆解約束方程，根據(jù)機構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)特性，添加三個結(jié)構(gòu)約束方程輔助求解機構(gòu)的位置正解，通過數(shù)學(xué)軟件

3、Maple求解方程進行位置正、逆解的數(shù)值驗證，兩者結(jié)果一致。根據(jù)反螺旋理論推導(dǎo)出了機構(gòu)的全局雅可比矩陣表達式，為機構(gòu)的速度、加速度分析提供了依據(jù)。
　　再次，研究了3-PSR并聯(lián)機構(gòu)的工作空間。依據(jù)機構(gòu)的位置約束方程和關(guān)節(jié)點結(jié)構(gòu)約束條件，利用數(shù)值搜索法對機構(gòu)的可達工作空間進行研究，通過Matlab軟件編程，搜索滿足條件的末端活動平臺參考點的位置集合，導(dǎo)出機構(gòu)的工作空間圖，并對其進行了詳細分析。
　　最后，3-PSR并聯(lián)機構(gòu)的

4、虛擬樣機仿真分析。使用三維建模軟件SolidWorks創(chuàng)建機構(gòu)的各零部件模型，并進行正確裝配，通過軟件接口，將機構(gòu)三維模型導(dǎo)入仿真軟件Adams中進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真分析。給末端一定的輸出曲線軌跡，分析機構(gòu)的輸出參考點位置、速度和加速度等隨時間變化的曲線規(guī)律，同時可以得到機構(gòu)的對于輸入隨時間變化的情況。在末端活動平臺上施加一定的外部載荷時，分析機構(gòu)的動力學(xué)特性變化，并將施加載荷下的驅(qū)動功率消耗情況與零載荷時加以比較，分析載荷對機構(gòu)的驅(qū)