基于单开链的并联机构震动力平衡研究

论文摘要

因空间单回路机构易于完成位置分析,作者将有限位置法推广到其震动力平衡分析中；而针对复杂的空间并联机构位置分析的难题,提出了基于单开链单元的并联机构震动力平衡的单位向量法。本文的主要内容如下：简要介绍了机构震动力平衡分析的研究现状及单开链的一些相关理论。将震动力平衡分析的有限位置法拓展到空间单回路机构中,并以RSSR机构为实例详细介绍了其求解思路。阐述了基于单开链的并联机构震动力平衡的单位向量法的基本思想、特点及一般步骤。归纳总结了一些常见单开链单元并进行了合理地分类,建立了其质径积并将这些结果作为子模块来调用,为实现并联机构震动力平衡分析方程的自动生成并将其程序化奠定了坚实基础。以并联机构RRCS-SSR为研究实例,详细介绍了利用该模式方法进行并联机构震动力平衡分析的具体步骤；并将所得结果进行对比分析,验证了该方法的可靠性与高效性。归纳总结了使用该模式方法应注意的问题与技巧。本文是对单开链理论的进一步扩展、完善；为分析单回路空间机构及复杂并联机构的动力学平衡提供了简单、可靠、高效的方法。本研究成果对研制出合理的并联机构并应用于相关领域具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 并联机器人的发展及其应用简介
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 机构动力学平衡的国内外研究现状与发展趋势
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 课题来源、研究内容与目标
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 本课题的研究目标
• 1.3.3 本论文的主要研究内容
• 第2章 震动力完全平衡的有限位置法
• 2.1 结构学基础
• 2.1.1 运动链与单开链
• 2.1.2 单开链约束度
• 2.1.3 机构的耦合度
• 2.1.4 并联机构的单开链单元分解
• 2.2 震动力完全平衡的有限位置法
• 2.2.1 基本思想
• 2.2.2 单开链和机构的总质径积
• 2.2.3 震动力完全平衡方程
• 2.3 实例分析
• 2.4 该方法的特点
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于单开链的并联机构震动力平衡模式方法
• 3.1 基于单开链的并联机构震动力平衡模式方法
• 3.1.1 基本思想
• 3.1.2 单位向量的选取原则
• 3.1.3 单开链单元质径积计算过程
• 3.1.4 机构的总质径积
• 3.2 基于单开链模式方法的一般步骤
• 3.3 基于单开链模式方法的特点
• 3.4 本章小结
• 第4章 常见单开链单元质径积的建立
• 4.1 单构件的质径积
• 4.1.1 由转动副组成的单构件质径积
• 4.1.2 由球副组成的单构件质径积
• 4.2 约束度等于零的单开链质径积
• 4.2.1 单开链SOC{-S-C-R-R-}的质径积
• 4.2.2 单开链SOC{-R-S-S-}的质径积
• 4.2.3 单开链SOC{-R-R-S-S-}的质径积
• 4.2.4 单开链SOC{-R-S-S-R-}的质径积
• 4.2.5 单开链SOC{-R//R//R-}的质径积
• 4.2.6 单开链SOC{-R-C-C-R-R-}的质径积
• 4.2.7 单开链SOC{-S-S-R-}的质径积
• 4.3 约束度大于零的单开链质径积
• 4.3.1 单开链SOC{-R//R//R//R-}的质径积
• 4.3.2 单开链SOC{-R-R-S-S-R-}的质径积
• 4.4 约束度小于零的单开链质径积
• 4.4.1 单开链SOC{-S-S-}的质径积
• 4.4.2 单开链SOC{-R//R-}的质径积
• 4.4.3 单开链SOC{-R//R-R//R-}的质径积
• 4.4.4 单开链SOC{-S-C-}的质径积
• 4.5 本章小结
• 第5章 并联机构震动力平衡实例分析
• 5.1 概述
• 5.2 并联机构RRCS-SSR震动力平衡分析
• 5.2.1 RRCS-SSR机构简介及坐标系建立
• 5.2.2 判定机构通路定理
• 5.2.3 机构结构分解
• 5.2.4 机构震动力平衡分析
• 5.3 应用单开链单元模式方法的技巧
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果