3-（P-2SS）并联结构振动模拟器的运动学分析

论文摘要

振动模拟器系统是振动研究工作中的重要试验设备之一。并联结构振动模拟器具有刚度大、对称性好、速度高、结构紧凑、动力性能好等优点。本文介绍了一种基于3-（P-2SS）并联机构的振动模拟器,分析了该振动模拟器的结构特点,,建立了该模拟器的运动学模型,根据空间机构学知识求出了正、反解,并验证了正、反解的唯一性,分析了机构在正交位姿的解耦性。基于位置反解和结构约束条件,描述了3-（P-2SS）振动模拟器的工作空间,并分析了各结构参数对工作空间的影响,借助Matlab软件绘制了该振动模拟器的工作空间截面图。研究了3-（P-2SS）振动模拟器运动学传递特性与力传递特性,描绘了工作空间内任意截面的运动传递各向同性性能评价指标与力传递各向同性性能评价指标的分布情况及其等高性分布图,计算了该振动模拟器处于正交位姿时的运动灵巧度与力灵巧度。定义了3-（P-2SS）振动模拟器的全域线速度各向同性性能评价指标和全域力传递各向同性性能评价指标。在此基础上,绘制了全域线速度各向同性性能评价和全域力传递各向同性性能评价指标受结构参数变化影响的曲线图,在给出了一定的工作空间的情况下,对该模拟器进行了参数设计。在Pro/E环境下,建立了3-（P-2SS）振动模拟器的虚拟样机,并借助Pro/E的分析测试功能对该模拟器进行了动态仿真,解决了传统设计中无法直观观察工作装置空间运动状况的难题,验证了运动学分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 并联机器人的发展及研究状况
• 1.2.1 并联机器人的机构形式及特点
• 1.2.2 并联机器人的发展状况
• 1.2.3 并联机器人的发展应用前景展望
• 1.3 振动模拟器概述
• 1.3.1 国内发展概况
• 1.3.2 国外发展状况
• 1.4 本文主要选题意义和研究内容
• 第2章 新型3-（P-255）振动模拟器的结构特点
• 2.1 概述
• 2.2 3-（P-255）振动模拟器的结构
• 2.3 初始装配位姿的误差解耦分析
• 2.4 振动模拟器工艺性分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 新型3-（P-255）振动模拟器的工作空间分析
• 3.1 概述
• 3.2 位置分析
• 3.2.1 位置反解的定义
• 3.2.2 位置反解的计算
• 3.3 工作空间分析
• 3.3.1 影响3-（P-255）振动模拟器工作空间的因素
• 3.3.2 3-（P-255）振动模拟器的工作空间的确定方法
• 3.3.3 结构几何参数对工作空间大小的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 新型3-（P-255）振动模拟器运动传递性能与力传递性能分析
• 4.1 概述
• 4.2 运动学性能分析
• 4.2.1 雅可比矩阵
• 4.2.2 运动学综合传递各向同性性能评价指标
• 4.2.3 运动灵巧度指标
• 4.2.4 正交位姿的运动灵巧度分析
• 4.3 力学性能分析
• 4.3.1 力雅可比矩阵
• 4.3.2 力各向同性性能评价指标
• 4.3.3 力灵巧度分析
• 4.3.4 正交位姿的力灵巧度分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 新型3-（P-255）振动模拟器的结构参数设计与运动仿真
• 5.1 概述
• 5.2 3-（P-255）振动模拟器结构参数的设计
• 5.2.1 工作空间的确定
• 5.2.2 全域线速度综合传递性能评价指标
• 5.2.3 全域静力学综合传递性能评价指标
• 5.2.4 参数优化
• 5.3 3-（P-255）震动模拟器的虚拟装配和仿真
• 5.3.1 3-（P-255）震动模拟器的虚拟装配
• 5.3.2 3-（P-255）振动模拟器的运动仿真
• 5.4 基于3-（P-255）并联机构的微操作手设计
• 5.4.1 微位移分析
• 5.4.2 虚拟样机
• 5.5 本章小结
• 结论
• 附录1 线速度综合传递性能评价指标的部分数据
• 附录2 力综合传递性能评价指标的部分数据
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介