高速空間并聯(lián)機構(gòu)的彈性動力學(xué)分析與優(yōu)化.pdf

1、由輕質(zhì)桿件構(gòu)成的并聯(lián)機構(gòu)在高速運動下會產(chǎn)生彈性變形，引起彈性振動，這些現(xiàn)象將降低運動精度、縮短使用壽命，使并聯(lián)機構(gòu)難以滿足對其高精度的要求。本論文以具有實驗室自主研發(fā)的新型4-UPS/RPS高速空間并聯(lián)機構(gòu)作為研究對象，在其運動學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對其進行彈性動力學(xué)建模，并對動力學(xué)行為進行了較深入的研究，最后，基于彈性動力學(xué)，對并聯(lián)機構(gòu)進行動力學(xué)參數(shù)優(yōu)化。這些研究對物理樣機的制作和工業(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)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，對五個驅(qū)動支鏈分別進行了運動學(xué)反解分析;根據(jù)機構(gòu)系統(tǒng)中各構(gòu)件的運動與動力學(xué)關(guān)系，采用虛功原理法，建立了該機構(gòu)系統(tǒng)的剛體動力學(xué)模型;然后，采用有限元法對空間柔性驅(qū)動桿進行單元劃分，建立了單元的動能和勢能表達式，利用Lagrange方程，建立了空間單元彈性動力學(xué)模型;通過將單元彈性動力學(xué)方程裝配后得到各個支鏈的彈性動力學(xué)方程;考慮系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)約束，最后將各個支鏈的彈性動力學(xué)方程裝配成系統(tǒng)的彈性動力學(xué)

3、方程。
　　其次，基于系統(tǒng)的彈性動力學(xué)方程，分析了高速空間并聯(lián)機構(gòu)的動力學(xué)行為。采用Newmark法求解系統(tǒng)的彈性動力學(xué)方程。利用MATLAB編程進行數(shù)值仿真分析，得到了并聯(lián)機構(gòu)的運動誤差、驅(qū)動桿動應(yīng)力、系統(tǒng)頻率等動力學(xué)特性以及其隨動平臺質(zhì)量、驅(qū)動桿橫截面積等基本參量的變化規(guī)律。
　　最后，基于系統(tǒng)彈性動力學(xué)模型，對高速空間并聯(lián)機構(gòu)進行動力學(xué)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。基于對并聯(lián)機構(gòu)的彈性動力學(xué)行為分析，以4-UPS/RPS并聯(lián)機構(gòu)的動平