一種集成式類平面全柔性并聯(lián)微定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、微/納制造技術(shù)作為衡量一個國家在制造水平方面的重要標(biāo)志，已應(yīng)用于國防、工業(yè)控制、精密制造加工、電子制造、光學(xué)、信息、醫(yī)療、航空等各領(lǐng)域，在促使科技的進(jìn)步、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、帶動經(jīng)濟(jì)的增長以及保障國防安全等方面發(fā)揮著重要作用。微定位機(jī)構(gòu)作為核心部分，其設(shè)計(jì)水平直接反映了微/納制造技術(shù)的高低，因此如何設(shè)計(jì)具有剛度高、動態(tài)特性好以及實(shí)用性強(qiáng)的精密微定位機(jī)構(gòu)正逐漸引起各國專家和研究機(jī)構(gòu)的重視。
　　目前大部分設(shè)計(jì)出的集成式全柔性并聯(lián)微定位機(jī)

2、構(gòu)傳遞力、運(yùn)動或能量是通過其部分或全部柔性桿件的彈性變形實(shí)現(xiàn)的，與傳統(tǒng)的柔性/全柔性并聯(lián)微定位機(jī)構(gòu)相比具有高精度、高剛度以及加工和裝配容易等特點(diǎn)，因此已得到許多專家和學(xué)者的重視和研究。然而集成式全柔性并聯(lián)微定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸具有明顯的局限性，往往不能滿足微納精密加工與制造領(lǐng)域的全部需求。平面式全柔性并聯(lián)微定位機(jī)構(gòu)的研究和發(fā)展比較成熟，且以其體積小、質(zhì)量輕、機(jī)構(gòu)一體化以及實(shí)用性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于精密定位、精密加工和精密操作系統(tǒng)中。因此

3、為了達(dá)到精密定位/操作系統(tǒng)所要達(dá)到的微型化、輕型化、無間隙和多維化等高端加工與應(yīng)用要求，研究出科學(xué)、創(chuàng)新以及適用性強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法及相關(guān)理論將兩種不同類型的機(jī)構(gòu)融合于一體中具有十分重要的意義。
　　本文主要做了下面的研究工作：
　　1.基于3-PRPR并聯(lián)定位機(jī)構(gòu)，采用型綜合法為理論支撐，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的全柔性、集成式全柔性以及集成式類平面全柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)3種構(gòu)型，然后應(yīng)用制圖軟件Solidworks創(chuàng)建這3個不同幾何結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)的立體

4、模型；
　　2.基于各類柔性鉸鏈的柔度矩陣，結(jié)合虛功原理，建立3個不同幾何結(jié)構(gòu)的全柔性并聯(lián)定位機(jī)構(gòu)的靜剛度理論模型。然后建立3個不同幾何結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)立體模型的有限元模型，獲得所需關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的微位移；最后采取理論建模與有限元仿真分析結(jié)果相結(jié)合的方式，得到3種機(jī)構(gòu)的整體剛度矩陣。
　　3.創(chuàng)建3種不同幾何結(jié)構(gòu)的全柔性并聯(lián)微定位機(jī)構(gòu)的動力學(xué)方程及模型，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合有限元軟件對他們的頻域、時域以及瞬態(tài)動力等動力學(xué)特性進(jìn)行了研究。