【摘 要】
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在工业自动化时代,为保证生产制造的质量与灵活性,并联机构是比较有效的方案。并联机构独特的闭环特点决定了其较高的精度与较低的适应性,因此被应用于许多工业应用中。本文针对2-UPS/RPR并联机构,分析其运动学,静力学、动力学等方面。通过在三维软件中建立实体模型,再将其导入ADAMS与ANSYS Workbench软件中进行运动学仿真与有限元仿真。通过理论研究结合计算机仿真,为并联机构在实际生产中的应
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在工业自动化时代,为保证生产制造的质量与灵活性,并联机构是比较有效的方案。并联机构独特的闭环特点决定了其较高的精度与较低的适应性,因此被应用于许多工业应用中。本文针对2-UPS/RPR并联机构,分析其运动学,静力学、动力学等方面。通过在三维软件中建立实体模型,再将其导入ADAMS与ANSYS Workbench软件中进行运动学仿真与有限元仿真。通过理论研究结合计算机仿真,为并联机构在实际生产中的应用提供强有力的依据。第一板块,运用拓扑结构对2-UPS/RPR并联机构进行系统分析,揭示了方位特征集与自由度之间的关系。首先通过分析机构构型确定自由度,然后通过刚化运动副的思想判定运动副是否消极与驱动副的选择是否合理,最后基于单开链原理计算机构耦合度。第二板块,对2-UPS/RPR进行完整的运动学分析,从而研究机构运动的几何形式。首先运用螺旋理论分析出动平台的运动螺旋系,进而得出自由度。然后运用坐标转换法得出位置反解,在反解的基础上利用牛顿迭代公式得出位置正解,接着运用雅可比矩阵将驱动副速度映射到动平台上并分析机构奇异位形,最后基于Matlab软件求解机构工作空间。第三板块,在SolidWorks中建立并联机构的三维模型后运用ADAMS软件中进行运动学仿真分析。首先添加约束条件、设置运动副驱动函数,然后条件分析后进行调试,最后运用PostProcessor模块进行后处理,得到机构末端执行器与驱动副位移、速度、加速度变化曲线云图,并根据云图得出并联机构的运动性能。第四板块,建立并联机构静力学坐标系后运用矢量法对构件进行分析,运用拆杆法得到机构所有部件的静力学平衡方程,从而了解机构不同杆件上不同运动副的受力情况。第五板块,利用牛顿-欧拉公式计算RPR支链速度与加速度,利用螺旋理论法计算UPS支链速度与加速度,求解完成后建立动平台动力学方程并进行动力学仿真。第六板块,对2-UPS/RPR并联机构进行有限元仿真分析,主要有三个步骤,分别为模型前处理、求解模型与模型后处理,其中包括模态分析与谐响应分析,通过模态分析可得出机构在不同自振频率下的变形情况,通过谐响应分析可得出机构在一定激励下的响应幅值。图[46]表[5]参[81]
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