借助二自由度球面五桿并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計出一種具有結(jié)構(gòu)精簡,桿件數(shù)量少,操作靈活,控制簡便的新型跟蹤機構(gòu),它能夠?qū)崿F(xiàn)空間尋的和跟蹤控制功能。通過對其運動學(xué)、動力學(xué)和有限元等方面的分析和優(yōu)化,使機構(gòu)在電機的驅(qū)動下滿足較高運動精度、快速性、穩(wěn)定性和抗干擾能力等特性,能用于大載荷或者高速、精確的機構(gòu)運動場合,它無論是在農(nóng)用、醫(yī)用、民用還是軍用都有十分廣闊的發(fā)展前景。 研究主要包括以下幾方面內(nèi)容: 1.并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的運動學(xué) 根據(jù)機器人學(xué)的原理為機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型建立坐標(biāo)系,通過D-H矩陣的方法求解得到機構(gòu)的運動學(xué)正反解,以及速度關(guān)系的雅克比矩陣,并通過數(shù)字仿真驗證結(jié)果的準(zhǔn)確性。 2.并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的動力學(xué) 參照平面機構(gòu)平衡問題的研究方法以及慣性力、慣性力矩的平衡原理,將其一般化,用來解決空間五桿并聯(lián)機構(gòu)的平衡問題。通過計算出空間機構(gòu)的總質(zhì)量矩,使之保持常量,即保持總質(zhì)心不動,得到慣性力平衡條件;通過計算出空間機構(gòu)的總動量矩,得到慣性力矩的表達公式。然后,對平衡條件進行了分析,為機構(gòu)的動態(tài)設(shè)計提出了依據(jù)。最后在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出慣性系中并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的驅(qū)動力矩表達,初步分析了輸入的條件和驅(qū)動力矩之間的關(guān)系。 3.并聯(lián)...

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 序言
    1.1 研究的背景和意義
    1.2 并聯(lián)機構(gòu)的國、內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容及安排
第二章 并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的運動學(xué)分析
    2.1 機構(gòu)的運動學(xué)研究的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
        2.1.1 位置描述
        2.1.2 方位描述
        2.1.3 位姿描述
    2.2 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及坐標(biāo)系的建立
    2.3 二自由度球面并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)求解
        2.3.1 位置正解
        2.3.2 反解
        2.3.3 雅可比矩陣（Jaccobin）
    2.4 運動學(xué)正反解驗證
        2.4.1 建模仿真
        2.4.2 誤差分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的動力學(xué)分析
    3.1 平衡問題的研究和意義
    3.2 機構(gòu)的慣性力平衡條件分析
        3.2.1 球面五桿機構(gòu)部分的質(zhì)量矩
        3.2.2 平行四桿機構(gòu)部分的質(zhì)量矩
        3.2.3 機構(gòu)的總質(zhì)量矩
    3.3 機構(gòu)的慣性力矩平衡分析
        3.3.1 球面五桿機構(gòu)的動量矩
        3.3.2 平行四桿機構(gòu)的動量矩
        3.3.3 機構(gòu)慣性力平衡后的總動量矩
        3.3.4 機構(gòu)慣性力平衡后機構(gòu)的慣性力矩分析
    3.4 慣性系下機構(gòu)的驅(qū)動力矩計算和分析
        3.4.1 球面五桿機構(gòu)運動的動能表示
        3.4.2 平行四桿機構(gòu)運動的動能表示
        3.4.3 機構(gòu)運動的總動能
        3.4.4 機構(gòu)運動的總勢能
        3.4.5 慣性力下機構(gòu)的驅(qū)動力矩
    3.5 慣性系中機構(gòu)的驅(qū)動扭矩數(shù)值仿真
    3.6 慣性系中機構(gòu)的驅(qū)動力矩計算反解
    3.7 非慣性系下機構(gòu)的慣性力（矩）和驅(qū)動力矩分析
        3.7.1 非慣性系中的慣性力（矩）平衡研究
    3.8 本章小結(jié)
第四章 并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的有限元分析
    4.1 有限元建模思想以及分析過程
        4.1.1 有限元建模思想
        4.1.2 有限元分析過程
    4.2 有限元分析模型準(zhǔn)備和靜載荷計算
        4.2.1 前處理準(zhǔn)備
        4.2.2 求解計算
        4.2.3 后處理
    4.3 有限元靜力分析和強度校核
    4.4 剛度分析
        4.4.1 機構(gòu)剛度
        4.4.2 單元剛度矩陣和質(zhì)量矩陣
    4.5 模態(tài)分析
        4.5.1 模態(tài)分析理論
        4.5.2 模態(tài)分析實例仿真
    4.6 諧波響應(yīng)分析
    4.7 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.8 本章小結(jié)
第五章 并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的三維交互式仿真
    5.1 仿真平臺簡介
        5.1.1 OPENGL 簡介
        5.1.2 STL 文件簡介[66]
    5.2 三維交互仿真設(shè)計流程
        5.2.1 OpenGL 初始化環(huán)境
        5.2.2 導(dǎo)入幾何模型
        5.2.3 機構(gòu)的動靜控制
        5.2.4 場景的旋轉(zhuǎn)和縮放
        5.2.5 （角）速度調(diào)整
        5.2.6 數(shù)字實時顯示角度和時間
    5.3 仿真結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)
    6.1 主要結(jié)論
        6.1.1 二自由度球面并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的運動學(xué)
        6.1.2 二自由度球面并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的動力學(xué)
        6.1.3 二自由度球面并聯(lián)跟蹤機構(gòu)的有限元
    6.2 研究展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文
攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目
致謝



本文編號：3768961