一類少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度及其特性研究.pdf

1、本文以含線驅(qū)動(dòng)分支的具有運(yùn)動(dòng)耦合特性且自由度數(shù)大于或等于三的并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)此類少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度及其特性進(jìn)行了分析。本文研究了剛度矩陣實(shí)現(xiàn)對(duì)角化的條件以及彈性中心和彈性軸存在的條件，為此類機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及應(yīng)用推廣做支撐，對(duì)少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)在工程實(shí)際中的應(yīng)用具有重要的意義。本文主要的研究如下：
　　基于含約束力/矩的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度理論建立了平面3RPS機(jī)構(gòu)和n(3RPS)混聯(lián)機(jī)構(gòu)的理論剛度模型；建立了含線驅(qū)動(dòng)分

2、支的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一有限元模型，通過對(duì)比對(duì)稱和非對(duì)稱3RPS機(jī)構(gòu)，平面3RPS機(jī)構(gòu)以及n(3RPS)混聯(lián)機(jī)構(gòu)的理論剛度模型與有限元模型，驗(yàn)證了有限元統(tǒng)一模型的準(zhǔn)確性和通用性。
　　通過研究特征螺旋分解和主軸分解剛度矩陣的方法，引入了耦合剛度指標(biāo)，給出了判斷經(jīng)過主軸分解的剛度矩陣用簡(jiǎn)單彈簧線性疊加的條件，基于主軸分解方法分析了對(duì)稱3RPS機(jī)構(gòu)和平面3RPS機(jī)構(gòu)剛度矩陣對(duì)角化的條件。
　　結(jié)合彈性理論，研究了特征螺旋分解和主

3、軸分解剛度矩陣與彈性中心、彈性軸的關(guān)系，分析了基于主軸分解方法判斷彈性軸存在的條件和剛度矩陣對(duì)角化與彈性系統(tǒng)存在彈性軸的關(guān)系。并分析了對(duì)稱和非對(duì)稱3RPS機(jī)構(gòu)以及平面3RPS機(jī)構(gòu)在一般位置和特殊位置下彈性軸的情況。
　　以四自由度2RPS-2UPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)為例，建立了其剛度模型，利用特征螺旋和主軸分解方法分析了該機(jī)構(gòu)在一般位形下的剛度特性，繪制了該機(jī)構(gòu)最大剛度值曲面和最小剛度值曲面，驗(yàn)證了剛度矩陣分解方法和彈性理論對(duì)其它少自由并聯(lián)