● 摘要
并联机构凭借其高刚度、高精度和高承载能力等优点,成为机构学研究的热点问题之一,目前已广泛应用于运动模拟仿真、机床和对接装配等领域。本文依托某大型并联运动模拟器研制项目,对大型并联机构的 及其优化方法进行了研究。
运动学分析是并联机构结构设计、动力学分析的基础。本文首先建立了3-UPS/PU并联机构的位置反解方程,然后推导了动平台的角速度与角加速度,建立了平台速度与支链速度的映射关系,对典型工况进行仿真,为动力学优化打下基础。
首先建立了3-UPS/PU并联机构的动力学模型。针对摇摆台功率较大的问题,通过安装弹性支链实现最优平衡设计,通过对典型工况仿真总结了各个参数对驱动力、功率的影响规律。采用基于恶劣工况的优化策略,以功率尽可能小为优化目标,对弹性支链参数、驱动支链位置进行了优化。
根据相似理论设计了样机并进行模型试验,总结并比较了仿真、实验结果,验证了动力学模型的正确性以及优化方法的有效性。
在考虑弹簧质量的情况下,建立了受迫振动的离散模型,列出了微分方程组,给出了数值解法。运用该模型,计算了典型工况下弹性支链力变化曲线并与相同条件下的轻弹簧弹性力曲线比较。为验证弹性支链出力是否可控提供了一种方法。
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