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《基于螺旋理論對4-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度及運(yùn)動分析.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、現(xiàn)代制造、工藝裝備Manufacturing&ProcessEquipmentl2015年第2期基于螺旋理論對4一UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度及運(yùn)動分析米胡興偉，夏廣嵐，殷寶麟，于峰，孫趙寧，莊騰飛(佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，黑龍江佳木斯154007)摘要：在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分析研究中，應(yīng)用螺旋理論做空間機(jī)構(gòu)的一些分析是較為簡便的，它是諸種常用的數(shù)學(xué)方法中較好的一種，是以線性代數(shù)及幾何數(shù)學(xué)為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)展開的。本文采用螺旋理論中的運(yùn)動螺旋及力螺旋分別表示并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度和約束，并利用其互逆定理，對少自由度的4一UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行約束和自由度分析，并求解出了
2、該機(jī)構(gòu)的自由度。最后通過實(shí)體模型的仿真運(yùn)動分析，驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性、可用性和通用性。關(guān)鍵詞：4一UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)螺旋理論自由度分析運(yùn)動分析中圖分類號：TH112文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1002—6886(2015)02—0001—04AnalysisofDOFandmotionof4--UPUparallelmechanismbasedonscrewtheoryHUXingwei，XIAGuanglan，YINBaofin，YUFeng，SUNZhaoning，ZHUANGTengfeiAbstract：Inanalyticalinves
3、tigationofparallelmechanism，itisconvenientandeffectivetoapplyscrewtheorytospatialmechanismanalysis．Thetheorywhichevolvesonfoundationsofmathematicssuchaslinearalgebraandgeometrymathisabetteroneamongcommonmathematicalmethods．Thispaperadoptstheconceptsofkinematicspiralandfor
4、cespiralofscrewtheorytorepresentdegreeoffreedomandconstraintoftheparallelmechanismrespectively，andbyusingitsreciprocaltheorem，toanalyzethedegreeoffreedom(DOF)andconstraintof4一UPUparallelmechanismwithdeficientDOF，andcalculatestheDOFofthemechanism．Finally，theaccuracy，practi
5、calityanduniversalityofthismethodareverifiedthroughmotionsimulationanalysis．Keywords：4一UPUparallelmechanism；screwtheory；degreeoffreedomanalysis；motionsimulation與串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人具有許多優(yōu)點(diǎn)，1自由度分析而近年來對少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究已成為了一個(gè)熱點(diǎn)¨J。因?yàn)樯僮杂啥炔⒙?lián)機(jī)器人由于其結(jié)構(gòu)簡1．1螺旋理論基本知識單、驅(qū)動容易、造價(jià)低而具有較高的實(shí)用價(jià)值，在實(shí)在幾何數(shù)學(xué)中，
6、一條空間直線的姿態(tài)(位置和際中有廣泛的應(yīng)用前景』。方向)是由兩個(gè)點(diǎn)來確定的。在螺旋理論的范疇本文研究的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)在空間能實(shí)里，如圖1所示，空間任何一條直線的確定是由方向現(xiàn)三移動一轉(zhuǎn)動，它是由上下平臺以及四個(gè)分矢量5和矢量S對原點(diǎn)的線矩Js來定義表示的，直支鏈構(gòu)成。四個(gè)支鏈的結(jié)構(gòu)均對稱分布，且每線也叫做線矢量(節(jié)距h=0)，是旋量一種特殊的情個(gè)支鏈都由一個(gè)虎克鉸，一個(gè)移動副，一個(gè)虎克況。直線的的矢量表達(dá)形式如下：鉸組成，下平臺為靜平臺，上平臺為動平臺。本(r—r1)×S=0(1)文應(yīng)用螺旋理論對4一UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了其矢量方程的標(biāo)準(zhǔn)
7、形式即為：自由度分析，最終成功驗(yàn)證了該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自r×S=S0(2)由度為4齊次坐標(biāo)滿足：觀弋磁’ModernMachiⅡeq=(S；．so)=(S；r×S)=(L，M，N；P，Q，R)(3)改變物體在約束允許下的螺旋運(yùn)動。為了更加清晰的來描述螺旋與反螺旋的定義，不妨設(shè)=(S；S。)和=(S；S)，那么可以表示如下：。=S·S+Js·S0=0(7)通過上述等式，對于運(yùn)動螺旋的反螺旋，若是它的節(jié)距為零，則代表一個(gè)約束力，其限制了沿約束力方向的移動；若是它的節(jié)距為無窮大，則代表一個(gè)約束力偶，限制了繞該力偶方向的轉(zhuǎn)動。圖1直線的矢量方程當(dāng)兩個(gè)螺
8、旋的互易積為零時(shí)，如果一個(gè)螺旋表其中、、Ⅳ是有向線段5的方向數(shù)，P、Q、示了機(jī)械系統(tǒng)的約束反力，另一個(gè)則是為該機(jī)械系是該線段S對原點(diǎn)的線矩在、l，、z三軸的分量。統(tǒng)所允許的運(yùn)動；反之，如果一個(gè)
