面向汽車柔性裝配的并聯(lián)機(jī)構(gòu)性能優(yōu)化與可靠性研究.pdf

1、本論文面向汽車自動化裝配制造領(lǐng)域的實際應(yīng)用需求，將具有位姿能力的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于白車身柔性裝配輸送定位裝備的研發(fā)，提出了基于3-PUU型三平動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的柔性輸送定位單元，對該并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析、多目標(biāo)尺度綜合和性能評價研究，同時考慮不確定因素的影響，對該并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了可靠性和穩(wěn)健性分析，為研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車柔性制造裝備奠定理論與技術(shù)基礎(chǔ)。主要內(nèi)容包括:
　　(1)依據(jù)白車身柔性裝配的任務(wù)需求特性，對白車身輸

2、送定位機(jī)構(gòu)及整體系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計，提出基于3-PUU型三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的四點(diǎn)支撐白車身輸送定位整體布局方案構(gòu)建由4個并聯(lián)機(jī)器人模塊組成的六自由度柔性輸送定位平臺。
　　(2)對3-PUU型三自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，基于矢量法和坐標(biāo)變換理論建立該型并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)逆解模型，，利用速度影響系數(shù)法推導(dǎo)出機(jī)構(gòu)的速度雅可比矩陣，建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)模型。考慮3-PUU型并聯(lián)機(jī)構(gòu)的服役環(huán)境與功能需求，建立了工作空間、運(yùn)動靈巧性、剛度、

3、承載能力和精度等性能評價指標(biāo)。
　　(3)開展并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作性能多目標(biāo)優(yōu)化研究，建立了該機(jī)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，基于Isight-PE的全局多目標(biāo)梯度混合算法，對設(shè)計空間進(jìn)行Pareto搜索，最后從Pareto解集中選取機(jī)構(gòu)的最優(yōu)Pareto解。在建立機(jī)構(gòu)局部性能指標(biāo)和全局性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，本文提出最優(yōu)工作區(qū)域的概念，根據(jù)局部性能指標(biāo)的范圍及全域性能指標(biāo)的取值，定義約束條件，在工作空間中篩選出滿足約束條件的位姿集合點(diǎn)，建立了

4、該機(jī)構(gòu)靈巧度、剛度、承載能力、精度的最優(yōu)工作區(qū)域。
　　(4)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的可靠性穩(wěn)健性分析。綜合考慮了機(jī)構(gòu)的桿長誤差、驅(qū)動副誤差、鉸點(diǎn)誤差等，建立了基于運(yùn)動精度的可靠性模型和穩(wěn)健性模型，考慮機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中的不確定性因素，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了可靠性穩(wěn)健性分析。
　　(5)基于RecurDyn的虛擬樣機(jī)設(shè)計。結(jié)合工程實際，把在SolidWorks中建好的柔性系統(tǒng)的三維模型導(dǎo)入到RecurDyn仿真軟件中，對虛擬樣機(jī)仿真模型添加約束、運(yùn)動副