2R1T并聯(lián)機構作為少自由度并聯(lián)機構中的特別重要的部分,具有著廣泛的應用前景。本文提出一種全新4-PRRU機構,此機構為三自由度冗余驅(qū)動并聯(lián)機構,并主要研究了該機構的運動學部分、奇異位型部分以及性能分析與結構設計部分。主要涵蓋了下面幾點內(nèi)容:在軟件平臺里構建4-PRRU冗余驅(qū)動并聯(lián)機構的簡易模型,并在正確位置標注基坐標系、動坐標系、以及桿件的相關參數(shù)。運用螺旋理論相關知識,計算該機構在不同位型下各自的自由度數(shù)目,之后用修正以后的G-K公式再次加以對比驗證,結果表明該機構擁有3個自由度,依次為一個豎直方向上的移動,以及分別繞u軸方向和v軸方向的轉動。利用機構的空間物理幾何關系計算機構的位置正反解表達式。該機構速度方程與雅克比矩陣可采取對位置逆解進行全微分運算求得。依據(jù)雅可比矩陣行列式的相關特性進行計算,可得知該機構具有反解奇異,而不具有正解、混合奇異。通過考慮機構的桿長約束限制、轉動副的轉角約束限制以及機構的奇異位型約束這些因素,在MATLAB平臺上選用數(shù)值搜索算法,繪制出機構末端刀具頭的可達工作空間。在工作空間范圍內(nèi)通過給定刀具所要走的螺旋線,求解出各分支對應時間的驅(qū)動量,添加到Motion軟件中進行動畫仿真,動畫可以說明此前的自由度分析與位置分析都是正確的。冗余驅(qū)動機構的力傳遞性能指標以螺旋理論為基礎,在機構桿件參數(shù)優(yōu)化過程中將其無量綱化,以LTI性能指標為目標函數(shù),選取最佳的尺寸區(qū)域,得到優(yōu)化的桿件參數(shù),對比表明機構的力傳遞性能得到了明顯的提高。選取4-PRRU冗余驅(qū)動并聯(lián)機構的重要零部件,在ANSYS軟件中通過設定合適結構材料,添加正確的載荷約束等條件進行重要零部件的結構靜力分析,通過分析云圖可以得知該機構的重要零部件剛度與強度均滿足實際作業(yè)的要求。本文的研究內(nèi)容豐富了冗余驅(qū)動并聯(lián)機構在設計過程中的運動學分析、性能分析、靜力分析等方面理論研究。
【學位單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH112

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本文編號：2822150