3-（2SPS）三平移并联机构静平衡研究

论文摘要

本文以新构型3-（2SPS）并联机构为分析平台,进行静力平衡方案的研究。首先,建立3-（2SPS）机构的数学模型,分析其与3-UPU机构在运动学上的内在关系,并求解3-（2SPS）机构位置的正反解。然后利用几何法计算机构工作空间在竖直方向与水平方向上的极限值,并通过数值仿真来分析机构相关设计尺寸对工作空间的影响以及是否存在空洞现象。接着,以3-UPU机构等效代替3-（2SPS）机构来建立机构的静力学模型,并分析驱动力在工作空间几个横截面上的变化状况。随后,提出几个基于比例缩放仪运动原理的力平衡方案并讨论其各自的优缺点和应用场合。最后运用虚拟样机技术分析力平衡方案的平衡效果及在不同工作载荷情况下平衡装置平衡水平的变化状态,以及运动链中的伸缩杆与套筒对各驱动力大小的影响。经过对上述内容的研究分析得出相关结论,为多用途的带有平衡装置的3-（2SPS）机构样机优化设计提供具有参考价值的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 全自动化式平衡方案提出的背景
• 1.2 机构静平衡技术的发展状况
• 1.3 本文选题意义
• 1.4 本文主要的分析内容
• 2 3-（2SPS）并联机构的运动学性能分析
• 2.1 机构三维模型的建立与结构参数确定
• 2.2 机构的自由度分析
• 2.3 机构的运动学分析
• 2.4 本章小结
• 3 3-（2SPS）并联机构工作空间与静力学分析
• 3.1 引言
• 3.2 3-（2SPS）并联机构工作空间的搜索
• 3.2.1 尺寸参数对工作空间形状的影响
• 3.2.2 3-（2SPS）并联机构工作空间的仿真分析
• 3.3 结构尺寸参数对3-（2SPS）并联工作空间体积的影响
• 3.4 静力模型的建立
• 3.4.1 力雅可比矩阵
• 3.4.2 机构的总质心
• 3.5 工作空间中静态驱动力的分布
• 3.6 本章小结
• 4 静平衡方案的设计分析
• 4.1 引言
• 4.2 平衡方案的设计
• 4.2.1 平衡系统的平衡原理
• 4.2.2 平衡装置的运动分析
• 4.3 平衡装置对动平台运动形式的影响
• 4.4 本章小结
• 5 带有平衡装置的3-（2SPS）并联机构的仿真与分析
• 5.1 引言
• 5.2 3-（2SPS）并联机构的参数化建模与仿真分析
• 5.2.1 模型的参数化设置
• 5.2.2 第一种分析类型的仿真
• 5.2.3 第二、第三分析类型的仿真
• 5.2.4 第四种类型分析的仿真
• 5.3 平衡系统装置的样机仿真验证
• 5.3.1 仿真分析的等效替换
• 5.3.2 虚拟样机模型的参数设置
• 5.3.3 样机仿真分析
• 5.3.4 平衡系统的动态仿真分析
• 5.4 本章小节
• 6 结束语
• 致谢
• 参考文献