论文部分内容阅读
升降机是一种用途广泛的高空作业机械,目前研制的升降机主要是针对平坦的路面,为了解决折叠臂升降机在坡度稍大路面上难以正常工作的问题,利用3-RPS并联机构具有的调平特性并考虑球副转角范围的要求,提出了基于含等效球铰的3-RPS并联机构自调平升降机设计方案。本文在升降机机构特性、总体设计方案、静力学、运动学和虚拟仿真等方面进行了研究,主要研究内容有:利用Z-Y-Z型欧拉角对3-RPS并联机构动平台的空间位姿作了详细描述,并且推导出Z-Y-Z型欧拉角的旋转矩阵;运用解析法完成了对并联机构的逆解分析,建立了速度雅可比矩阵的一般形式,并推导出了用Z-Y-Z型欧拉角表示的速度雅可比矩阵;建立了含球铰的3-RPS并联机构的静力学模型,并推导出了3-RPS并联机构的静力雅可比矩阵。通过并联机构和串联机构的组合,并考虑球副转角范围的要求,提出了基于含等效球铰的3-RPS并联机构自调平升降机设计方案。该设计方案不仅使升降机具有调平功能且具有结构稳定、紧凑等优点。基于升降机设计要求中对工作高度的要求以及载车的参数,求解出了升降机各主要部分的尺寸,利用求得的尺寸结合实际要求设计了并联机构静平台、动平台、等效球铰和支腿等结构;对折叠臂的强度进行了校核;利用SolidWorks软件建立整机实体模型,理论分析了升降机的纵向稳定性和横向稳定性。建立了升降机的完整静力学模型,并着重研究了其中含等效球铰的3-RPS并联机构静力学模型,通过对比传统3-RPS并联机构的静力学模型验证了含等效球铰的3-RPS并联机构静力学模型的正确性;对等效球铰各部分进行了详细设计,确定了油缸轴向力和径向力的受力最值并给出了相应的减小受力的方法。利用ADAMS仿真软件进行了运动学仿真,验证了理论分析的正确性;研制了功能样机,进行了功能性实验,结果表明设计方案合理可行。