高速空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的彈性動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化.pdf

1、由輕質(zhì)桿件構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)動(dòng)下會(huì)產(chǎn)生彈性變形，引起彈性振動(dòng)，這些現(xiàn)象將降低運(yùn)動(dòng)精度、縮短使用壽命，使并聯(lián)機(jī)構(gòu)難以滿(mǎn)足對(duì)其高精度的要求。本論文以具有實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的新型4-UPS/RPS高速空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為研究對(duì)象，在其運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行彈性動(dòng)力學(xué)建模，并對(duì)動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了較深入的研究，最后，基于彈性動(dòng)力學(xué)，對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)參數(shù)優(yōu)化。這些研究對(duì)物理樣機(jī)的制作和工業(yè)生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)作用。
　　首先介紹了4-UPS

2、/RPS高速空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)五個(gè)驅(qū)動(dòng)支鏈分別進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)反解分析;根據(jù)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)中各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)關(guān)系，采用虛功原理法，建立了該機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的剛體動(dòng)力學(xué)模型;然后，采用有限元法對(duì)空間柔性驅(qū)動(dòng)桿進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，建立了單元的?dòng)能和勢(shì)能表達(dá)式，利用Lagrange方程，建立了空間單元彈性動(dòng)力學(xué)模型;通過(guò)將單元彈性動(dòng)力學(xué)方程裝配后得到各個(gè)支鏈的彈性動(dòng)力學(xué)方程;考慮系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)約束，最后將各個(gè)支鏈的彈性動(dòng)力學(xué)方程裝配成系統(tǒng)的彈性動(dòng)力學(xué)

3、方程。
　　其次，基于系統(tǒng)的彈性動(dòng)力學(xué)方程，分析了高速空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)行為。采用Newmark法求解系統(tǒng)的彈性動(dòng)力學(xué)方程。利用MATLAB編程進(jìn)行數(shù)值仿真分析，得到了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)誤差、驅(qū)動(dòng)桿動(dòng)應(yīng)力、系統(tǒng)頻率等動(dòng)力學(xué)特性以及其隨動(dòng)平臺(tái)質(zhì)量、驅(qū)動(dòng)桿橫截面積等基本參量的變化規(guī)律。
　　最后，基于系統(tǒng)彈性動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)高速空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)?；趯?duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的彈性動(dòng)力學(xué)行為分析，以4-UPS/RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平