【摘 要】
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平面并联五杆机构具有刚度大,运动惯量低,结构稳定,精度高等优点,同时还具有运动学、动力学求解简单的特性。平面四杆机构是单自由度机构,连杆曲线平稳光滑,丰富多样。将平面四杆机构的功能添加到平面并联五杆机构中,生成一种新的机构,提高3D打印机机构的性能,用以改善轨迹表面锯齿状现象和成型零件内部组织性能的问题,同时,将机构变为变杆长机构,又增加了机构的柔性,提高了平面四杆机构对不同曲线的轨迹综合能力。针
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平面并联五杆机构具有刚度大,运动惯量低,结构稳定,精度高等优点,同时还具有运动学、动力学求解简单的特性。平面四杆机构是单自由度机构,连杆曲线平稳光滑,丰富多样。将平面四杆机构的功能添加到平面并联五杆机构中,生成一种新的机构,提高3D打印机机构的性能,用以改善轨迹表面锯齿状现象和成型零件内部组织性能的问题,同时,将机构变为变杆长机构,又增加了机构的柔性,提高了平面四杆机构对不同曲线的轨迹综合能力。针对上述机构,本文采用理论分析、仿真分析和实验对比的形式进行设计,其内容主要包括:（1）针对3D打印机的主要设计要求完成整体机构设计方案,建立机构模型,完成机构的运动学理论分析。（2）从几何位置上分析3D打印机平面并联五杆机构的工作空间,然后基于全局运动性能指标对平面并联五杆机构的杆长优化求解,最后完成机构运动灵活性性能评价。（3）完成基于平面并联五杆机构四杆衍生机构的设计,将四杆机构融入到五杆机构中,提高3D打印机平面运动机构的性能,提出遗传算法+fminsearch函数联合进行平面四杆机构轨迹综合,并以渐开线曲线为例,验证了这一方法的有效性和平面四杆机构的轨迹综合能力。（4）完成3D打印机机构运动学仿真,通过对圆轨迹的运动学仿真,验证了机构运动学方程和雅克比矩阵理论推导的正确性。其后,完成了机构绘制四杆与五杆联合曲线的运动仿真分析。（5）完成基于变杆长的平面四杆与五杆复合新型机构的搭建与实验。搭建机构实验平台,控制驱动电机使末端运行预期轨迹,实验效果与仿真效果对比,验证了机构设计方案的合理性。
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