正交三自由度并聯(lián)機構(gòu)動力學(xué)分析.pdf

1、隨著工業(yè)機器人對機構(gòu)運行速度、精度和剛度要求的不斷提高，并聯(lián)機構(gòu)日益得到了廣泛的關(guān)注。然而并聯(lián)機構(gòu)也有其缺點：由于并聯(lián)機構(gòu)桿件之間的耦合作用，其運動學(xué)和動力學(xué)解可能較為復(fù)雜。為了避開這些缺點，少自由度并聯(lián)機構(gòu)憑借其簡單的、解耦的運動學(xué)解逐漸開始得到普遍關(guān)注。
　　 本文的研究對象為正交三自由度并聯(lián)機構(gòu)，它是一種三平移自由度的并聯(lián)機構(gòu)。該機構(gòu)由運動平臺、三個支鏈和固定平臺組成，運動平臺和固定平臺通過三個支鏈相連，三個支鏈兩兩正交。

2、每一支鏈由一個圓柱關(guān)節(jié)和兩個個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)組成，這三個關(guān)節(jié)的軸線互相平行。
　　 首先基于螺旋理論，十分簡單的得到了機構(gòu)的自由度。然后分別考慮了把轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和移動關(guān)節(jié)作為驅(qū)動關(guān)節(jié)時機構(gòu)的運動學(xué)解和奇異性。轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)作為驅(qū)動時，其位置正解是一個八次多項式的解，并且在其工作空間中有較多的奇異點。而移動關(guān)節(jié)作為驅(qū)動時，并聯(lián)機構(gòu)輸入和輸出是同步的，也就說，其運動學(xué)Jacobian矩陣是單位矩陣。所以在后面的分析與樣機制造中，都選擇移動關(guān)節(jié)作為驅(qū)

3、動。此外，還對機構(gòu)進行了簡單的靜力學(xué)分析。
　　 針對每一個支鏈，利用牛頓-歐拉算法，可以計算得到支鏈之間的耦合力。然后根據(jù)達朗貝爾原理，推導(dǎo)出機構(gòu)在各個方向上的動力學(xué)方程。在SolidWorks軟件中建立機構(gòu)的簡單模型并在CosmosMotion模塊中進行運動仿真。通過仿真結(jié)果與動力學(xué)方程計算結(jié)果的比較，可以看出兩種方法一致性與準(zhǔn)確性。并且總結(jié)出影響機構(gòu)動力學(xué)性能的主要因素是支鏈的質(zhì)量、慣性張量和速度。
　　 基于上述