伸縮桿式兩自由度并聯(lián)機構(gòu)的虛擬仿真及靜動態(tài)特性分析.pdf

1、少自由度并聯(lián)機構(gòu)得到了廣泛研究應(yīng)用，伸縮桿式兩自由度并聯(lián)機構(gòu)由動靜平臺和連接動靜平臺的3條支鏈組成，通過改變伸縮桿的長度，使動平臺能夠繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，動平臺可以實現(xiàn)將空間任一平面旋轉(zhuǎn)到水平面上。本文對并聯(lián)機構(gòu)進行了以下研究:
　　首先，運用螺旋理論對該伸縮桿式并聯(lián)機構(gòu)進行自由度分析，驗證其能實現(xiàn)繞X、Y軸的旋轉(zhuǎn)運動。由于伸縮桿是該機構(gòu)的重要部件，所以對其結(jié)構(gòu)形式進行研究，主要研究了液壓式、直線電機式和電動推桿式結(jié)構(gòu);由于

2、直聯(lián)式電動推桿傳動精度高、空間尺寸小及結(jié)構(gòu)簡單，故選用直聯(lián)式電動推桿的結(jié)構(gòu)形式。依據(jù)被加工零件的尺寸及翻轉(zhuǎn)角度，確定相應(yīng)零部件的尺寸參數(shù)。
　　其次，使用Pro/E軟件對其零部件進行三維實體建模，按照各零部件的相互關(guān)系對其虛擬裝配，得到整個并聯(lián)工作臺的實體模型。在Pro/E環(huán)境中對并聯(lián)工作臺實體模型進行虛擬仿真，檢查各零部件之間有無干涉、尺寸是否合理，根據(jù)仿真結(jié)果對模型進行修改、調(diào)整。通過運動仿真，可觀察并聯(lián)工作臺的運動過程，確定

3、并聯(lián)工作臺的4種位姿，分別為水平位置、兩伸縮桿最長位置、兩伸縮桿最短位置和伸縮桿一長一短位置。
　　再次，對其進行靜態(tài)特性研究，使用有限元方法建立結(jié)構(gòu)靜力學(xué)模型，使用ANSYS軟件分析并聯(lián)工作臺在不同極限位姿處承受鉆削負載時各零件的變形及應(yīng)力分布情況，獲得結(jié)構(gòu)的最大變形量及最大應(yīng)力值，經(jīng)驗證其滿足材料的強度剛度要求，較薄弱環(huán)節(jié)主要為球鉸鏈處，因此需對其改進，加大鉸鏈球的直徑，同時可以適當(dāng)對其它變形及應(yīng)力較小的部件進行改進改進以減輕

4、整體機構(gòu)的重量。
　　最后，對其進行動態(tài)特性的研究，使用有限元方法建立動力學(xué)模型，使用ANSYS軟件獲得其相應(yīng)的動態(tài)參數(shù)。首先通過對其進行模態(tài)分析，可獲得并聯(lián)機構(gòu)在不同極限位置處的固有頻率和振型，獲得并聯(lián)工作臺在這些固有頻率下的振動特性，由結(jié)果可知動平臺在前三階頻率下和定長桿在四五六階頻率下的振幅較明顯，可對定長桿進行改進，加粗其直徑，再次進行分析得定長桿在四五六階頻率下的最大振幅減小，整個結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性提高;其次對結(jié)構(gòu)進行諧響應(yīng)