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可重构混联机械手Tricept和TriVariant的静刚度预估技术研究

作者：王友渔 Publish: 2007-4-17 Hits:-

【中文题名】

可重构混联机械手Tricept和TriVariant的静刚度预估技术研究

【英文题名】

Stiffness Estimation of the Tricept and the TriVariant Hybrid Reconfigurable PKMs

【学科专业】

机械制造及其自动化

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-4-17

【中关键词】

并联构型装备,静刚度,有限元法,,,

【英关键词】

Parallel kinematic machines （PKMs）,Stiffness,Finite element analysis,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机械手>

【论文摘要】

本文结合新型5自由度可重构混联机械手TriVariant样机开发,系统研究了Tricept和TriVariant两种机械手的静刚度预估、整机有限元静刚度分析与性能评价等问题,以期为TriVariant样机的结构优化设计提供理论依据。全文工作和取得成果如下: 提出一种对Tricept和TriVariant两种机械手末端静刚度在任务空间中的分布的快速预估方法。将机架暂视为刚体,该方法利用虚功原理和子结构综合的思想,首先构造出系统的线刚度模型和角刚度模型,然后运用线性叠加原理建立了两机械手整机末端静刚度解析模型。利用上述解析模型,探讨了Tricept和TriVariant两种机械手的静刚度评价指标,研究并比较了两者末端静刚度在任务空间中的分布规律,揭示出系统构件的几何与弹性参数对末端刚度的影响,并得到UPS支链连架虎克铰的刚度是机械手末端静刚度薄弱环节的重要结论,进而为在概念设计阶段指导样机的结构设计提供了重要的理论依据。深入研究了并联构型装备中各种常用铰链的有限元精确建模技术。同时,为了提高计算效率,借助有限元软件ANSYS的参数化设计语言,提出了一种可在不同位形下快速建立整...

【论文题纲】

中文摘要	3-4
英文摘要	4-7
第一章绪论	7-12
1.1 课题研究背景和意义	7-9
1.2 国内外研究状况	9-11
1.3 本文主要研究内容	11-12
第二章 Tricept 及 TriVariant 机械手静刚度预估方法研究	12-35
2.1 引言	12
2.2 静刚度预估的基本思路	12-13
2.3 Tricept 机械手运动学模型	13-16
2.3.1 系统简介	13-14
2.3.2 位置逆解分析	14-16
2.3.3 雅可比矩阵	16
2.4 Tricept 机械手静刚度预估模型	16-20
2.4.1 Tricept 机械手线刚度模型	18-19
2.4.2 Tricept 机械手角刚度模型	19
2.4.3 整机静刚度模型	19-20
2.5 TriVariant 机械手运动学模型	20-22
2.5.1 系统简介	20
2.5.2 位置逆解分析	20-21
2.5.3 雅可比矩阵	21-22
2.6 TriVariant 机械手静刚度预估模型	22-26
2.6.1 TriVariant 机械手线刚度模型	23-25
2.6.2 TriVariant 机械手角刚度模型	25-26
2.6.3 整机静刚度模型	26
2.7 静刚度分析	26-29
2.8 本章小结	29-35
第三章 Tricept 及 TriVariant 机械手整机有限元分析	35-53
3.1 引言	35
3.2 有限元建模策略	35-41
3.2.1 系统快速建模策略与技术	35-37
3.2.1.1 部件建模策略	36
3.2.1.2 整机建模策略	36-37
3.2.2 铰链建模策略	37-39
3.2.3 铰链结构优化	39-41
3.3 有限元分析结果	41-46
3.3.1 Tricept 机械手有限元分析	41-44
3.3.2 TriVariant 机械手有限元分析	44-46
3.4 本章小结	46-53
第四章 TriVariant 机械手静刚度实验	53-60
4.1 引言	53
4.2 实验目的及仪器	53-55
4.3 实验原理	55
4.4 实验结果及分析	55-59
4.5 本章小结	59-60
第五章全文结论	60-62
5.1 结论	60
5.2 工作展望	60-62
参考文献	62-66
参加的科研项目和完成的学术论文	66-67
附录	67-69
致谢	69

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.382409



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