一種新型三自由度并聯(lián)機構(gòu)的設(shè)計理論與方法.pdf

1、本文密切結(jié)合開發(fā)新型可重構(gòu)微型制造裝備的需求，系統(tǒng)研究了一種空間非對稱并聯(lián)機構(gòu)TAM的概念設(shè)計、工作空間分析與綜合、位置正解分析、靜力學(xué)分析與靜平衡等問題。論文主要工作如下： 1.在分析少自由度并聯(lián)機構(gòu)組成原理的基礎(chǔ)上，對一種新型三平移自由度非對稱并聯(lián)機構(gòu)TAM進行型數(shù)綜合。該機構(gòu)由一條恰約束主動支鏈和若干無約束主動支鏈構(gòu)成，具有與SKM400機構(gòu)相同數(shù)目和類型的自由度，且繼承了其全部結(jié)構(gòu)特征。 2.考慮平面結(jié)構(gòu)約束主動

2、支鏈的限制，對TAM機構(gòu)提出了一種尺度綜合方法。該方法根據(jù)機構(gòu)尺度參數(shù)對操作性能的影響規(guī)律，通過引入平面結(jié)構(gòu)允許轉(zhuǎn)角、操作性能的近似軸對稱和UPU支鏈桿長比等約束條件，將尺度綜合問題轉(zhuǎn)化為求解一類非線性方程組問題。研究結(jié)果表明，在任務(wù)空間和尺度參數(shù)等同條件下，TAM機構(gòu)與SKM400機構(gòu)具有極為相近的運動學(xué)性能。 3.針對TAM機構(gòu)的特定裝配模式，采用解析法和數(shù)值法對機構(gòu)的位置正解問題進行了研究。解析法表明該機構(gòu)沒有產(chǎn)生非裝配模

3、式的正解，形式比較簡單。數(shù)值法采用了Newton-Raphson迭代法和基于位置逆解的雅可比算法。研究結(jié)果表明，這兩種數(shù)值法僅在計算精度上有所差異，均可滿足實時監(jiān)控的要求。 4 利用一種虛位移方法分析空間少自由度非對稱并聯(lián)機構(gòu)的靜力學(xué)問題，該方法在傳統(tǒng)的虛位移原理法中引入影響系數(shù)，并與廣義坐標(biāo)結(jié)合，形成廣義速度與虛位移的統(tǒng)一。采用彈簧平衡機構(gòu)自重，進行了參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，使得各支鏈的驅(qū)動力在平衡后大幅下降，計算結(jié)果表明靜平衡是成功的