冗余驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動-力傳遞性能評價與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、本文基于螺旋理論，針對冗余驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)建立運(yùn)動/力傳遞性能的通用評價體系，提出新的全局指標(biāo)，以此指導(dǎo)此類機(jī)構(gòu)尺寸綜合設(shè)計和構(gòu)型優(yōu)選。主要內(nèi)容如下：
　　(1)基于螺旋理論，簡要介紹以瞬時功為核心的運(yùn)動/力傳遞以及現(xiàn)有的針對非冗余驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)內(nèi)部運(yùn)動/力傳遞特性分析與評價；
　　(2)通過依次鎖定若干個驅(qū)動分支的方式，將一般冗余驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)分解為單自由度冗余驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，從而構(gòu)建一種針對冗余驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動/力傳遞性能的通用

2、評價流程和全局新指標(biāo)。新指標(biāo)具有無量綱性，與坐標(biāo)無關(guān)。以典型3RPS機(jī)構(gòu)及其衍生冗余驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)為例，驗證其有效性和通用性。
　　(3)以攪拌摩擦焊為工程背景，對應(yīng)用于此環(huán)境下的攪拌摩擦焊機(jī)床的主體部件2UPR-2RPU機(jī)構(gòu)進(jìn)行自由度分析、運(yùn)動學(xué)分析和奇異分析。自由度分析顯示，該機(jī)構(gòu)具有兩個轉(zhuǎn)動自由度和一個移動自由度。采用封閉矢量法求解了機(jī)構(gòu)的逆運(yùn)動學(xué)，采用數(shù)值計算求解機(jī)構(gòu)正運(yùn)動學(xué)，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了速度分析并建立了雅可比矩陣。依據(jù)此矩

3、陣進(jìn)行的奇異性分析顯示，該機(jī)構(gòu)不存在正運(yùn)動學(xué)奇異或混合奇異，僅存在逆運(yùn)動學(xué)奇異，且很容易避免，體現(xiàn)了冗余驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)在擴(kuò)大工作空間，消除奇異方面的優(yōu)越性。
　　(4)基于各向同性原理，將雅可比矩陣齊次化，并對其求解條件數(shù)，進(jìn)而獲得機(jī)構(gòu)靈巧度指標(biāo)GCI。對比了幾種情況下具有各向同性位形和不具有各向同性機(jī)構(gòu)的條件數(shù)指標(biāo)分布。綜合考慮桿長干涉、機(jī)構(gòu)占地、轉(zhuǎn)角限制等要素，將GCI用于性能評價和機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到預(yù)期效果。
　　(5)