二維平動(dòng)并聯(lián)微定位平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、以無摩擦無間隙、響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、誤差積累小等優(yōu)點(diǎn)而得到重視和應(yīng)用的全柔性微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)因?yàn)椴捎昧巳嵝躁P(guān)節(jié)代替了傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)副，其設(shè)計(jì)和分析方法與宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在一定的區(qū)別。本文從微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能分析的角度，在柔性運(yùn)動(dòng)副的柔度計(jì)算、整體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與靜力學(xué)性能分析、誤差分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化等方面對(duì)一種新型二維平動(dòng)并聯(lián)微定位平臺(tái)進(jìn)行了較為細(xì)致和深入的研究。具體內(nèi)容如下：
　　第一，分析了微定位平臺(tái)的機(jī)構(gòu)自由度與運(yùn)動(dòng)輸出特性，利

2、用偽剛體模型法和微分運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)分析法的簡化方法建立了機(jī)構(gòu)的位置、速度正反解方程，給出了機(jī)構(gòu)工作空間的形狀，分析了工作空間的面積與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。
　　第二，利用卡氏第二定理建立了彈性平行板移動(dòng)副在工作平面內(nèi)的柔度計(jì)算公式，分析了各方向柔度系數(shù)隨移動(dòng)副結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律；利用ANSYS軟件建立彈性平行板移動(dòng)副的有限元模型進(jìn)行仿真分析，并與傳統(tǒng)柔度計(jì)算公式進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了推導(dǎo)的計(jì)算公式具有比較高的計(jì)算精度。在此基礎(chǔ)上根據(jù)能量原理和虛功

3、原理分別求出了微定位平臺(tái)整體機(jī)構(gòu)的柔度矩陣與靜剛度矩陣，并得出了兩者間的雅可比矩陣映射關(guān)系。
　　第三，分別從基于運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的理論模型誤差和基于剛度矩陣的加工誤差兩方面建立了微定位平臺(tái)的誤差分析模型，綜合分析了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)微定位平臺(tái)定位精度的影響，確定了影響定位精度的主要因素。
　　第四，以整體機(jī)構(gòu)的剛度最小和定位精度最高為優(yōu)化目標(biāo)，建立了多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，利用遺傳算法對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，得到了滿足目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸。