基于并聯(lián)機器人機構(gòu)的汽車薄板件柔性裝配夾具研究.pdf

1、本文針對汽車薄板柔性制造及混流裝配的應(yīng)用需求，提出了基于并聯(lián)機器人機構(gòu)的汽車薄板件柔性裝配夾具——并聯(lián)柔性夾具，完成了對并聯(lián)柔性夾具機構(gòu)的綜合、設(shè)計、分析、制造及其相關(guān)實驗研究；在此過程中構(gòu)建了基于“N-2-1”定位原理的柔性裝配夾具系統(tǒng)，并完成了對薄板裝配的偏差分析及裝配系統(tǒng)穩(wěn)健優(yōu)化。研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　　首先，從汽車薄板裝配夾具設(shè)計要求出發(fā)，給出了并聯(lián)柔性夾具及其構(gòu)成的柔性夾具系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。提出了一種基于螺

2、旋理論和李群理論的并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型綜合及衍生設(shè)計的新方法，完成了對一類新型三支路6-DOF(Degrees of Freedom)并聯(lián)機構(gòu)的綜合及衍生設(shè)計。在從中選取了三套實施機構(gòu)后，對機構(gòu)進行了模塊化設(shè)計。
　　通過螺旋分析完成了對并聯(lián)夾具機構(gòu)的自由度確認(rèn)及驅(qū)動副校驗。并利用各機構(gòu)的幾何特征對機構(gòu)的運動學(xué)逆解進行了求解；在機構(gòu)螺旋分析的基礎(chǔ)上，利用各螺旋之間的互易關(guān)系建立了機構(gòu)的雅克比矩陣，避免了對雅克比矩陣求導(dǎo)等運算，使表達式物理

3、意義更為明確；根據(jù)并聯(lián)夾具機構(gòu)的幾何約束條件和裝配條件，分別建立了各機構(gòu)的參數(shù)設(shè)計空間模型，并利用二層空間建模解決了多參數(shù)問題。對機構(gòu)逆解、雅克比矩陣及設(shè)計空間的建立是對機構(gòu)進行性能指標(biāo)分析的基礎(chǔ)和前提。
　　根據(jù)機構(gòu)應(yīng)用的需要，對并聯(lián)夾具機構(gòu)的工作空間、奇異性和剛度性能進行了系統(tǒng)的研究。研究了工作空間形狀、面積與機構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系；在以往對并聯(lián)機構(gòu)奇異研究的基礎(chǔ)上，提出了基于螺旋分析的奇異分類方法，并基于線幾何與螺旋相結(jié)合的方法

4、分析了各并聯(lián)夾具機構(gòu)的奇異情況；提出了新的利用螺旋理論的并聯(lián)機構(gòu)剛度建模方法，利用螺旋理論實現(xiàn)了對并聯(lián)機構(gòu)受力分析、變形分析及剛度建模，提出了基于螺旋理論的并聯(lián)夾具機構(gòu)全局剛度矩陣構(gòu)建方法。建立了各性能所對應(yīng)的全域評價指標(biāo)，并在機構(gòu)的設(shè)計空間內(nèi)繪制了相應(yīng)的性能圖譜，為并聯(lián)夾具機構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計提供重要的參考依據(jù)。
　　通過對汽車薄板裝配過程的分析，提煉了裝配中各階段所引入的5種偏差：工件偏差、夾具偏差、定位偏差、夾緊偏差及焊接偏差。

5、完成了薄板裝配地偏差建模：建立了焊接偏差存在下的薄板裝配回彈方程，并相繼給出了其余偏差的建模方法，著重通過螺旋分析建立了定位偏差模型，利用多點約束法及形狀函數(shù)差值解決了夾緊偏差的求解。并利用所建立的薄板裝配偏差模型構(gòu)建了新的薄板裝配穩(wěn)健設(shè)計指標(biāo)。
　　最后，本文在系統(tǒng)地分析并聯(lián)夾具機構(gòu)了各性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，給出了并聯(lián)夾具機構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計的準(zhǔn)則，并完成了并聯(lián)夾具機構(gòu)的尺寸優(yōu)化設(shè)計、詳細(xì)方案設(shè)計及實驗樣機建立。在完成了并聯(lián)夾具機構(gòu)的控