论文摘要
并联机构所具有的一系列优点,如刚度高、承载能力强、动态性能好、速度快和结构简单等,引起了国际上的广泛关注,并给予了大量的研究。它是机器人和数控机床发展进化的方向之一。然而,并联机构同时又受到数学模型复杂而难于实现快速的实时控制、机构工作空间相对较小、铰链自身存在间隙和接触刚性差等问题的制约,使得大多数并联机构的研究都停留在原理样机阶段,难于实现产业化。尽快解决应用中所面临的关键瓶颈技术问题,在某些局部领域实现并联机构应用的突破并实现产业化具有十分重要的意义。本文提出一种基于变型万向节的三并联万向腕关节。它的机械结构决定了其具有较大的工作摆角,并且末端执行器(万向节的输出端)在自转的同时可以靠两个并联杆驱动运动平台而获得所需的工作位姿。因此,本机构既可以应用于机器人的腕关节,又可以应用于数控机床的工作头。本机构研究的目的就是针对目前阻碍并联机构广泛应用的一些关键问题,推出一种新型的并联机构进行理论和实验研究,以寻求并联机构应用的有效途径,为并联机床(机器人)产品化提供理论基础和关键技术,推动制造装备技术的发展。首先,本文通过查阅大量国内、外相关文献,对并联机构在国内、外的发展现状和趋势,优缺点等进行了详细的综述。阐述了本课题的研究意义。其次,对本机构进行了相关理论的研究。建立了机构的矢量运动学模型,推导了机构的雅可比矩阵,分析了机构的输入、输出速度以及加速度关系,并且对并联杆的速度、加速度进行了详细分析；运用虚位移原理,建立了机构静力学模型,阐明了机构外力、驱动力以及自身重力之间的关系；运用拉格朗日方程,首次推导了机构动力学模型；以机构静力学研究和刚度理论为基础,首次推导了机构静刚度模型,得到机构刚度矩阵,运用机构刚度矩阵条件数,分析得到机构的刚度性能；首次通过分析机构质量矩阵,研究机构的动力学特性；首次通过分析重力系数,研究了机构的重力特性。最后,还基于UG对机构进行了三维实体模型设计、机构三维运动仿真；基于MATLAB语言的机构静力学、静刚度、机构重力特性、机构动力学特性的仿真和基于MATLAB/Simulink的机构运动学、动力学仿真；并且对机构进行详细的结构设计,绘制机构二维装配图,零件图。
论文目录
相关论文文献
标签：并联机床论文; 万向腕关节论文; 运动学论文; 静力学论文; 动力学论文; 重力特性论文; 动力学特性论文; 静刚度论文;