一种混联平面三自由度混合驱动机构的研究

一种混联平面三自由度混合驱动机构的研究

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文集编号: 2015012906513

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文档介绍

传统机构的概念局限于具有确定运动的刚性构件系统,是不可控的。传统的闭环机构常由恒速电机驱动,只有机构的结构尺寸与其输出的运动规律有关,只能近似完成单一的任务和实现末端轨迹曲线上的少数轨迹点,并不能精确完成任意给定的运动。传统加工机械的主要缺点就是缺少柔性,要想变换系统的输出运动就必须更改机构的尺寸或类型。但是这种改变通常费用较高并且非常麻烦,甚至不能随便更换。在这种条件下,混合驱动机构是传统机构与现代机器人机构成本与性能上的一个良好折中,在理论上能够比较理想地结合机器人机构的灵活性与传统机构的高速度、高效率、高承载力等优势,为现代机械创新设计提供了一个新思路。本课题提出一种基于3RRR机构的较新型混联机构。通过应用Assur杆组法及图论理论对平面3-DOF全转动副机构进行了构件分类和构件组合,得到了一种最基本的三条支链对称的运动链结构。然后运用拓扑胚图插点法画出了其拓扑胚图,并对其支链进行分类并插入拓扑胚图中,再进行同构分析得到了6种运动链构型。最后,运用一种新的基于构件关系的图论描述方法推导出了此机构的混联构型,并对其进行了应用分析。在运动学分析中,传统机构中常用矢量环建模法来分析机构的运动。本文介绍了各种数学建模方法,即四元数方法,对偶矩阵,对偶矢量方法。在运动学方程求解方法中,分析比较了吴文俊方法,零括号代数法等。通过对比选择了简洁清晰的D-H矩阵法来建立此混联机构的数学模型并完成机构的正运动学分析。对于混联机构的建模约束条件,本文分析了此混联机构的可动性及奇异性。首先本章基于平面单闭环连杆机构的可装配性原理分别分析了混联机构中的两个独立闭环的双曲柄存在条件并对其中较重要的一个五杆闭环进行串联和并联奇异分析,最后通过计算几何中的知识分析了该机构的工作空间。最后本文通过Pro/E建立了此混联机构的装配模型并在Pro/E机构模块中对此混联机构进行运动分析和轨迹仿真。然后把Pro/E中的模型导入到Adams中进行协同仿真来模拟此混联机构的运动参数变化规律,得到了此混联机构轨迹参考点C在选定杆长尺寸下的位移,速度,加速度曲线。然后通过Adams中的样条曲线拟合功能把位移曲线转换成样条函数,再删除机架F点处的一个常速电机,用两个常速电机和C点样条函数共同驱动此混联机构,反解出了伺服电机的转动规律。本文研究结果,不仅为进一步研究此较新型混联机构奠定理论基础,也为空间多自由度混合驱动机构的研究提供了设计方法。

文档标签: 机械设计
贡献者

李海琳新来的

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