一種冗余驅(qū)動并聯(lián)模塊的剛度分析及剛度優(yōu)化.pdf

1、本文密切結(jié)合飛機制造、水下管道修復(fù)等領(lǐng)域?qū)嚢枘Σ梁秆b備的重要需求,在國家自然科學(xué)基金等項目資助下,側(cè)重研究了一種新型五坐標(biāo)混聯(lián)作業(yè)單元的冗余驅(qū)動并聯(lián)模塊的位置逆解、廣義雅可比矩陣、剛度分析及剛度優(yōu)化設(shè)計問題。本文主要研究成果如下:
　　1.位置逆解與廣義雅可比矩陣。根據(jù)該冗余驅(qū)動并聯(lián)模塊的機械結(jié)構(gòu)組成及工作原理,借助矢量法實現(xiàn)3-UPS&UPP機構(gòu)的逆位置分析;應(yīng)用螺旋理論,分別建立該模塊的驅(qū)動子雅可比矩陣、約束子雅可比矩陣及廣

2、義雅可比矩陣。
　　2.剛度建模。應(yīng)用螺旋理論建立該模塊的驅(qū)動剛度矩陣,并通過重構(gòu)單位力螺旋及單位運動螺旋,獲得了物理含義清晰的約束剛度矩陣,進而建立整機剛度解析模型;針對典型位姿,借助商用軟件開展有限元分析,驗證上述解析模型的有效性;在此基礎(chǔ)上,預(yù)估該模塊的全域剛度性能分布規(guī)律。
　　3.剛度優(yōu)化設(shè)計。選取適宜的全域剛度性能評價指標(biāo),借助靈敏度分析,深入研究各零部件截面參數(shù)對該模塊末端各向剛度性能的影響規(guī)律,從而確定關(guān)鍵設(shè)