一類三自由度柔性并聯(lián)機構分析與研究.pdf

1、隨著計算機技術、集成制造技術的發(fā)展，高精密加工領域的需求不斷增長，柔性并聯(lián)機構成為了并聯(lián)機構研究中的熱點領域，其中基于柔性鉸鏈的剛柔耦合機器人憑借微動空間、高分辨率、高精度的優(yōu)點逐漸引起越來越多學者的研究和應用。本文將設計一類兩種具有二維轉動、一維移動的三自由度柔性并聯(lián)機構，該兩種并聯(lián)機構為相同運動副的不同擺放位置，具有相同的自由度運動，但是卻具有不同的運動學、靜力學特性，以及不同的靜剛度和精度特征指標。為了更細致地研究，可以提供更為全

2、面的工程應用，本文將兩個并聯(lián)機構除了縱向的由淺入深的各項研究，還進行了橫向的綜合對比分析。
　　本文將剛性機構柔順化，設計了剛柔耦合的柔性并聯(lián)機構3-SPR和3-RPS，基于偽剛體模型理論，運動螺旋理論對兩種并聯(lián)機構進行了自由度分析和轉軸分析，并且求解了機構的約束關系及位置逆解，通過對比分析二者的不同運動特性。
　　對兩機構進行了相同的尺寸和姿態(tài)設計，除了運動副位置不同以外，二者設計尺寸均一致。建立了三維建模和拓撲模型，對柔

3、性鉸鏈進行了結構選擇設計，分析了柔性鉸鏈的角位限制；基于以上尺寸設計，運用邊界極限搜索法，通過MATLAB編程求解了兩者的工作空間，得到了三維模擬云圖，可以直觀的看到由運動副不同位置引起的兩機構同自由度運動而工作空間不同的特性。經過對比，為工程應用提供理論基礎。
　　基于靜力學研究了運動副不同分布對并聯(lián)機構的影響，通過螺旋分析法，分析求解了兩個機構的等效驅動力和等效約束力，建立了靜力學平衡方程，對比分析了不同的靜力學特性；此外，求

4、解了二機構的完全雅克比矩陣。
　　對柔性鉸鏈進行了剛度分析，并建立兩個機構的整體剛度模型，并通過有限元仿真，驗證了設計滿足剛度需求；最終，分析了兩個機構不同的靜剛度特性。
　　最后，對于精度研究，分析了精度的影響因素，建立了誤差映射關系模型，求解了映射矩陣；對兩個機構進行了頻率特性分析，建立了動力學約束條件和動力學方程，并且對機構進行了模態(tài)分析，求解了兩機構的固有頻率，并且通過仿真驗證，對兩個機構進精度的對比分析；此外，創(chuàng)新