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张缩带传动并联机构构型及运动学分析

作　者: 唐永晨
导　师: 范顺成
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 张缩带 并联机构 机构构型 运动学分析 工作空间 实例仿真
分类号: TH112
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


张缩带传动并联机构(spread band drive parallel mechanism)是20世纪80年代出现的一种新型并联机构,它用张缩带传动元件代替传统机构的连杆,具备结构紧凑、工作空间较大的优点,既能够承受拉力,也可以承受一定的压力和变形,是一种新型传动机构。本文从张缩带元件现有的结构及特点出发,对其进行分析和改进,并构建以张缩带元件为基础的机构构型,进行运动学正反解分析,工作空间和奇异位形的分析,机构的实例仿真和三维建模等方面的研究,为张缩带传动并联机构的开发与应用提供理论依据。首先,分析了现有张缩带元件的结构和特点,对其结构进行了改进,并构建出两种张缩带传动并联机构,分析了其自由度,确定了其构型形式。其次,对这两种并联机构分别进行了运动学分析,建立了机构的位姿方程,提出了机构位姿反解数值解法,给出了机构的速度和加速度正反解方程及雅可比矩阵,并对位姿方程进行了算例验证;对机构的工作空间和奇异位形进行了分析。最后,根据以上理论分析,对机构实例进行了仿真,并用SolidWorks建立了机构的三维实体模型。根据机构反解模型,通过用MATLAB软件对机构末端执行部件的速度、加速度变化等进行了仿真,仿真结果表明,张缩带传动并联机构的构型合理,分析结果和理论研究为开发张缩带传动并联机构提供了理论依据,其研究具有实际应用价值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-17
  §1-1 并联机构的起源与应用概况  8-10
    1-1-1 并联机构的起源  8-9
    1-1-2 并联机构的应用概况  9-10
  §1-2 刚性并联机构的研究现状  10-12
  §1-3 柔性并联机构的研究现状  12-15
    1-3-1 绳牵引并联机构的研究现状  12-14
    1-3-2 张缩带传动并联机构的研究现状  14-15
  §1-4 本文研究意义和主要研究内容  15-17
第二章 张缩带传动并联机构的设计  17-23
  §2-1 概述  17
  §2-2 张缩带传动元件的结构与特点  17-20
    2-2-1 张缩带传动元件的结构和特点  17-18
    2-2-2 张缩带传动元件的改进设计  18-20
  §2-3 张缩带传动并联机构构型  20-22
    2-3-1 张缩带传动并联机构构型的关键问题和解决方法  20
    2-3-2 1RRPR&2RRP 并联机构的构型  20-21
    2-3-3 2RPS 并联机构的构型  21-22
  §2-4 本章小结  22-23
第三章 1RRPR&2RRP 并联机构的运动学分析  23-42
  §3-1 概论  23
  §3-2 1RRPR&2RRP 并联机构运动学正反解分析  23-31
    3-2-1 位姿分析  23-28
    3-2-2 速度分析  28-30
    3-2-3 加速度分析  30-31
  §3-3 机构工作空间分析  31-33
    3-3-1 工作空间的定义  32
    3-3-2 机构工作空间的分析  32-33
  §3-4 机构奇异分析  33-35
    3-4-1 奇异位形的概念  33-34
    3-4-2 奇异位形的分类及分析方法  34
    3-4-3 本机构的奇异位形分析  34-35
  §3-5 机构的运动学仿真  35-39
    3-5-1 机构参数的确定  35-36
    3-5-2 位置仿真曲线  36-38
    3-5-3 速度仿真曲线  38-39
  §3-6 三维建模  39-40
  §3-7 本章小结  40-42
第四章 2RPS 并联机构的运动学分析  42-64
  §4-1 2RPS 并联机构运动学正反解分析  42-56
    4-1-1 变换矩阵求解  42-48
    4-1-2 位姿分析  48-52
    4-1-3 速度正反解分析  52-54
    4-1-4 加速度分析  54-56
  §4-2 机构工作空间分析及奇异位形分析  56-61
    4-2-1 工作空间分析  56-61
    4-2-2 奇异位形分析  61
  §4-3 机构的运动学仿真  61-63
    4-3-1 机构参数的确定  61-62
    4-3-2 速度仿真曲线  62-63
  §4-4 三维建模  63
  §4-5 本章小结  63-64
第五章 结论  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
攻读学位期间所取得的相关科研成果  69

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械学（机械设计基础理论） > 机构学
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