3UPS-PU并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及可靠性特性研究.pdf

1、本文基于3UPS-PU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的姿態(tài)調(diào)整試驗(yàn)裝置，研究其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、誤差以及可靠性特性，為優(yōu)化機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)以及提高運(yùn)動(dòng)精度提供理論支持。主要完成以下幾個(gè)方面的工作：
　?、倜枋?UPS-PU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，分析其所能實(shí)現(xiàn)的自由度，在此基礎(chǔ)上，依據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的輸入輸出特點(diǎn)，由并聯(lián)機(jī)構(gòu)的封閉矢量理論公式構(gòu)建分支鏈的逆解計(jì)算方程，推導(dǎo)出該機(jī)構(gòu)的完整運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，并由逆解數(shù)據(jù)求出三個(gè)驅(qū)動(dòng)桿的桿長表達(dá)式。然后運(yùn)用Adams仿真分析機(jī)構(gòu)在典型工況

2、下的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，將仿真結(jié)果與Matlab計(jì)算的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解理論結(jié)果進(jìn)行比較，從而證明運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解模型的準(zhǔn)確性。利用一階運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)法，構(gòu)建可用于歐拉角轉(zhuǎn)速形式的3×3雅可比矩陣，驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)空間與工作空間速度的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)平臺(tái)速度的規(guī)劃和控制。借助數(shù)值法分析其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解，得到姿態(tài)隨桿長的變化規(guī)律。采用Matlab對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解進(jìn)行仿真，得到運(yùn)動(dòng)學(xué)正解曲線，對(duì)比運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的數(shù)據(jù)，證明運(yùn)動(dòng)學(xué)正解模型的準(zhǔn)確性。
　?、谕ㄟ^虛功

3、原理法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，構(gòu)建動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與驅(qū)動(dòng)力之間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系模型。最后對(duì)典型工況進(jìn)行Matlab和Adams仿真驗(yàn)證，獲得驅(qū)動(dòng)桿的桿長和驅(qū)動(dòng)力的變化規(guī)律，且仿真結(jié)果的誤差非常小，進(jìn)一步檢驗(yàn)了分析方法的準(zhǔn)確性和可行性。
　?、凼紫汝U述了誤差的基本概念及其來源，進(jìn)而通過矩陣微分法構(gòu)建機(jī)構(gòu)的誤差分析模型，結(jié)合體積誤差與位姿誤差中的單一元素，從宏觀和微觀上分別驗(yàn)證了誤差模型的正確性。利用誤差模型對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行單項(xiàng)誤差分析，得到機(jī)構(gòu)的主要

4、誤差影響因素，從而為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的零部件制造公差以及裝配等級(jí)的選取提供可靠的依據(jù)。然后對(duì)機(jī)構(gòu)的鉸鏈間隙誤差進(jìn)行分析和計(jì)算。最后探討和比較了并聯(lián)機(jī)構(gòu)誤差補(bǔ)償?shù)能浖ê陀布ǎ瑸闄C(jī)構(gòu)誤差的補(bǔ)償以及運(yùn)動(dòng)精度的提高奠定基礎(chǔ)。
　?、芊治隽藱C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可靠性。首先論述了可靠性工程的基本概念及分析運(yùn)動(dòng)可靠性的意義，剖析影響機(jī)構(gòu)可靠性的主要因素，指出多種計(jì)算可靠度的方法，并對(duì)不同方法的優(yōu)劣勢進(jìn)行了客觀的評(píng)價(jià)。最后采用蒙特卡洛模擬法建立了基于尺寸和運(yùn)動(dòng)