【摘 要】
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相比于传统的六自由度并联机构,少自由度并联机构具有结构紧凑、便于设计、易于制造、高精度、高刚度以及便于控制等诸多优点,现已成为并联机构研究中的重要组成部分,而其中三自由度两转动一移动并联机构因其具有较大的工业应用潜力和前景,已被得到广泛的关注及研究。本文的研究对象为2-PUR-RPU并联机构,该并联机构具有两转动一移动三个自由度,对其分别进行了运动学分析、动力学建模以及动力学性能指标分析等。其主要
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相比于传统的六自由度并联机构,少自由度并联机构具有结构紧凑、便于设计、易于制造、高精度、高刚度以及便于控制等诸多优点,现已成为并联机构研究中的重要组成部分,而其中三自由度两转动一移动并联机构因其具有较大的工业应用潜力和前景,已被得到广泛的关注及研究。本文的研究对象为2-PUR-RPU并联机构,该并联机构具有两转动一移动三个自由度,对其分别进行了运动学分析、动力学建模以及动力学性能指标分析等。其主要的研究内容分为以下几个方面:首先,建立了 2-PUR-RPU并联机构的三维模型,并确定了相应的坐标系。基于螺旋理论,对该并联机构进行了初始位型以及一般位型下的自由度分析计算,得到了 2-PUR-RPU并联机构具有两个转动和一个移动三个自由度。对2-PUR-RPU并联机构采用闭环矢量法进行了位置逆解分析。在位置分析的基础上,通过对该并联机构速度以及加速度进行分析,建立了与动平台广义速度和广义加速度之间的映射关系,并通过矩阵形式进行表达。应用牛顿-欧拉法,对2-PUR-RPU并联机构进行动力学建模,并且在此基础上添加杆件的变形协调方程,得到最后修正的动力学建模方程。基于MATLAB编程得到数值解,运用仿真软件ADAMS对2-PUR-RPU并联机构进行了动力学的仿真,并与数值仿真结果进行了对比,得到的结果基本保持一致,更加验证了动力学建模的正确性。采用动力学操作度椭球为动力学的性能指标,分析了该并联机构的动力学性能,讨论了在不同杆件尺寸参数下的动力学操作度椭球分布图。并且以动力学操作度椭球系数为指标,对动力学性能进行了说明。本文的研究工作为2-PUR-RPU并联机构在今后动力学控制系统设计以及动力学多目标优化设计奠定了重要的理论基础。
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