混合驱动3-RRR平面混联机构的研究

发布时间：2017-04-07 09:19

  本文关键词：混合驱动3-RRR平面混联机构的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：混合驱动机构兼有传统机构和伺服机构的特点，在理论上解决了柔性化、高效率和高承载等方面的困难问题，成为现代机构学设计与研究的一个新领域。混合驱动平面混联机构是本文的研究重点。从机构的特点上分析，该类型机构结合了串联机构和并联机构的共同优点。混联机构在某种程度上也可作为一种可重构机构，为混联机构的研究提供了一种新的方向。混联机构的研究为新机构的探索和由平面向空间的转换奠定基础。本文以混合驱动3-RRR平面混联机构为研究对象，主要对该机构进行构型分析，运动学分析、动力学分析、参数化建模和运动仿真分析。 运用Assur杆组法和图论法对平面三自由度机构的构型进行分析，结合构件的分类、构件的组合、机构的同构等理论，得出本文研究的3-RRR平面混联机构。基于机构的可装配性原理和可动性准则，对3-RRR平面混联机构中曲柄的存在情况进行了具体的分类。总结出曲柄条件与杆长关系表，该表能迅速从机构中各构件间的杆长关系算出机构中曲柄的存在情况和具体数目。 详细探讨了混沌粒子群算法和标准粒子群的区别和联系。通过具体的算例验证了这两种算法在优化上的特点。用混沌粒子群算法对位置正解进行求解。将正解求得的结果，代入约束方程组中，得出的逆解结果与正解提供的条件相一致。通过对逆解的求解，验证了正解所用方法的准确性。通过求解机构的Jacobian矩阵，具体分析了机构的奇异性。用图解法阐述了机构存在奇异的情况，提出避免机构正向奇异的条件。应用Matlab软件分析了机构的工作空间，在相同的杆长和不同的初始转角情况下，动平台的运动轨迹是大小和方位不同的椭圆。在相同的转角，不同的杆长取值范围，可得到类似于心形的动平台轨迹。 通过质点系和刚体的凯恩方程，推导出了整个机构的凯恩动力学方程。分析了机构系统中主动力和惯性力在广义坐标下的广义主动力和广义惯性力。用凯恩方程法建立混联机构的动力学方程，得到二阶非线性强耦合的微分方程组。 文中阐述了Pro/E从参数建模，，装配到导入ADAMS软件进行运动仿真的全过程。通过给主动件添加常速驱动和混合驱动，对机构运动学和动力学进行仿真模拟。测量出在上述两种不同驱动下动平台的位移、速度、加速度和受力曲线图。通过具体的坐标值验证了混联机构理论设计和实验仿真中得出数据的一致性。通过动平台质心点的速度和加速度曲线，反解求出驱动构件的速度和加速度值，分析了驱动构件的速度和加速度。
【关键词】：混合驱动 混联机构 可动性 运动学 动力学 仿真
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 混合驱动机构12-13
• 1.2.2 串、并联机构13-15
• 1.3 混联机构15-18
• 1.4 研究目的和主要研究内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 2 混合驱动 3-RRR 平面混联机构的构型研究20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 混联机构的构型设计20-21
• 2.2.1 3-RRR 平面混联机构的描述20-21
• 2.2.2 3-RRR 平面混联机构自由度分析21
• 2.3 机构的装配性21
• 2.4 混联机构的装配性21-31
• 2.4.1 l_1 ，l'_1 和l''_1 为曲柄21-27
• 2.4.2 l_2 ，l'_2 和l''_2 为曲柄27-28
• 2.4.3 l_3 为曲柄28-31
• 2.5 实例分析31-33
• 2.6 本章小结33-34
• 3 混合驱动 3-RRR 平面混联机构运动学研究34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 粒子群算法的研究34-38
• 3.2.1 标准粒子群算法34-36
• 3.2.2 混沌粒子群算法36-37
• 3.2.3 算法测试37-38
• 3.3 混联机构的 CPSO 位置正解研究38-41
• 3.3.1 混联机构坐标系和约束方程的建立38-40
• 3.3.2 混联机构基于 CPSO 实例计算40-41
• 3.4 混联机构的运动学逆解研究41-42
• 3.5 混联机构的奇异性研究42-45
• 3.5.1 奇异位形的分类42-43
• 3.5.2 3-RRR 平面混联机构的奇异性分析43-45
• 3.5.3 避免混联机构正向奇异性的条件45
• 3.6 混联机构的工作空间研究45-48
• 3.7 本章小结48-49
• 4 混合驱动 3-RRR 平面混联机构的动力学研究49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 凯恩方程法建立动力学方程49-53
• 4.2.1 凯恩法建立质点系的动力学方程49-51
• 4.2.2 凯恩法建立刚体的动力学方程51-53
• 4.3 凯恩法建立 3-RRR 平面混联机构动力学方程53-58
• 4.3.1 系统广义坐标系的建立53-54
• 4.3.2 建立混联机构的凯恩动力学方程54-55
• 4.3.3 3-RRR 混联机构的运动分析55-57
• 4.3.4 混联机构的广义主动力和广义惯性力分析57-58
• 4.3.5 凯恩方程的确定58
• 4.4 本章小结58-59
• 5 混合驱动 3-RRR 平面混联机构的参数建模和仿真研究59-78
• 5.1 引言59
• 5.2 参数建模59-61
• 5.2.1 混联机构的零件参数建模59-60
• 5.2.2 混联机构的虚拟装配60-61
• 5.3 建立 Pro/E 与 ADAMS 之间的无缝连接61-63
• 5.4 关于虚拟样机技术简介63-65
• 5.4.1 虚拟样机技术的定义和特点63-64
• 5.4.2 关于虚拟样机的 ADAMS 软件64-65
• 5.5 3-RRR 平面混联机构的运动学和动力学仿真65-77
• 5.5.1 基于 Pro/E 的混联机构轨迹运动仿真65-66
• 5.5.2 基于 ADAMS 软件的运动学和动力学仿真与实例验证66-74
• 5.5.3 速度和加速度分析74-77
• 5.6 本章小结77-78
• 6 总结与展望78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-85
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果85-86
• 致谢86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：290125