一類少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度及其特性研究.pdf

1、本文以含線驅(qū)動分支的具有運(yùn)動耦合特性且自由度數(shù)大于或等于三的并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對象，對此類少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度及其特性進(jìn)行了分析。本文研究了剛度矩陣實現(xiàn)對角化的條件以及彈性中心和彈性軸存在的條件，為此類機(jī)構(gòu)的設(shè)計、優(yōu)化以及應(yīng)用推廣做支撐，對少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)在工程實際中的應(yīng)用具有重要的意義。本文主要的研究如下：
　　基于含約束力/矩的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度理論建立了平面3RPS機(jī)構(gòu)和n(3RPS)混聯(lián)機(jī)構(gòu)的理論剛度模型；建立了含線驅(qū)動分

2、支的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一有限元模型，通過對比對稱和非對稱3RPS機(jī)構(gòu)，平面3RPS機(jī)構(gòu)以及n(3RPS)混聯(lián)機(jī)構(gòu)的理論剛度模型與有限元模型，驗證了有限元統(tǒng)一模型的準(zhǔn)確性和通用性。
　　通過研究特征螺旋分解和主軸分解剛度矩陣的方法，引入了耦合剛度指標(biāo)，給出了判斷經(jīng)過主軸分解的剛度矩陣用簡單彈簧線性疊加的條件，基于主軸分解方法分析了對稱3RPS機(jī)構(gòu)和平面3RPS機(jī)構(gòu)剛度矩陣對角化的條件。
　　結(jié)合彈性理論，研究了特征螺旋分解和主

3、軸分解剛度矩陣與彈性中心、彈性軸的關(guān)系，分析了基于主軸分解方法判斷彈性軸存在的條件和剛度矩陣對角化與彈性系統(tǒng)存在彈性軸的關(guān)系。并分析了對稱和非對稱3RPS機(jī)構(gòu)以及平面3RPS機(jī)構(gòu)在一般位置和特殊位置下彈性軸的情況。
　　以四自由度2RPS-2UPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)為例，建立了其剛度模型，利用特征螺旋和主軸分解方法分析了該機(jī)構(gòu)在一般位形下的剛度特性，繪制了該機(jī)構(gòu)最大剛度值曲面和最小剛度值曲面，驗證了剛度矩陣分解方法和彈性理論對其它少自由并聯(lián)