可調(diào)空間RSS′R機(jī)構(gòu)和可調(diào)空間RSCR機(jī)構(gòu)的綜合與分析研究.pdf

1、與平面連桿機(jī)構(gòu)相比，空間可調(diào)機(jī)構(gòu)有不少特點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)緊湊、靈活多樣、占用空間少、工作可靠及可用少量桿件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)等，對(duì)空間可調(diào)機(jī)構(gòu)的深入研究必將對(duì)現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)和現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，而對(duì)空間可調(diào)機(jī)構(gòu)剛體導(dǎo)引問(wèn)題的研究是推廣使用空間可調(diào)機(jī)構(gòu)的前提，也是機(jī)構(gòu)學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。本課題對(duì)空間可調(diào)機(jī)構(gòu)的剛體導(dǎo)引綜合問(wèn)題及其綜合方程組的求解進(jìn)行了研究，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析和運(yùn)動(dòng)仿真，取得的主要成果如下： (1)在空間可調(diào)機(jī)構(gòu)剛體導(dǎo)

2、引綜合方面，提出了空間RSS'R機(jī)構(gòu)及RSCR機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多位置剛體導(dǎo)引的兩步法。第一步，通過(guò)剛體位移矩陣及各個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的約束關(guān)系，建立初始機(jī)構(gòu)的剛體導(dǎo)引綜合的數(shù)學(xué)模型，得到了各個(gè)機(jī)構(gòu)剛體導(dǎo)引綜合的非線性方程組。第二步，通過(guò)調(diào)節(jié)初始機(jī)構(gòu)的某些結(jié)構(gòu)參數(shù)，使機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更多空間位置的剛體導(dǎo)引，并建立了調(diào)節(jié)后機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，得到了相關(guān)非線性方程組。分析了各機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)剛體導(dǎo)引的空間位置數(shù)與附加約束個(gè)數(shù)，任選變量個(gè)數(shù)間的關(guān)系。最后運(yùn)用同倫齊次化連續(xù)法，建立

3、了初始同倫方程組，構(gòu)建了同倫函數(shù)：通過(guò)同倫路徑跟蹤，求得了各個(gè)機(jī)構(gòu)的全部數(shù)值解。 (2)在空間可調(diào)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析方面，建立了空間RSSR和RSCR可調(diào)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)學(xué)模型，建立了各個(gè)機(jī)構(gòu)的類(lèi)復(fù)向量封閉矢量環(huán)方程，并利用類(lèi)復(fù)向量定理消去了連桿運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)歐拉角，避免了復(fù)雜的坐標(biāo)變換，建立了相關(guān)補(bǔ)充方程，消去了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中的個(gè)別中間運(yùn)動(dòng)變量，簡(jiǎn)化了方程，推導(dǎo)出了各個(gè)機(jī)構(gòu)的輸入輸出角之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，即機(jī)構(gòu)的位移方程，然后通過(guò)將各個(gè)機(jī)構(gòu)的

4、位移方程對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，求得各個(gè)可調(diào)機(jī)構(gòu)的速度方程，將各個(gè)機(jī)構(gòu)的位移方程對(duì)時(shí)間求二階導(dǎo)數(shù)，從而求得各個(gè)可調(diào)機(jī)構(gòu)的加速度方程。 (3)在空間可調(diào)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真方面，運(yùn)用三維軟件UG對(duì)空間RSSR可調(diào)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真分析。首先利用UG強(qiáng)大的三維造型功能，建立了該機(jī)構(gòu)的三維模型，然后進(jìn)入U(xiǎn)G運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)仿真模塊，對(duì)該機(jī)構(gòu)加載相關(guān)運(yùn)動(dòng)副約束，確定了主動(dòng)桿的位置，設(shè)置好ADAMS求解器相關(guān)參數(shù)和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的初始條件，首先分析了在主動(dòng)桿作勻速