【摘 要】
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本文以含线驱动分支的具有运动耦合特性且自由度数大于或等于三的并联机构为研究对象,对此类少自由度并联机构的刚度及其特性进行了分析。本文研究了刚度矩阵实现对角化的条
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本文以含线驱动分支的具有运动耦合特性且自由度数大于或等于三的并联机构为研究对象,对此类少自由度并联机构的刚度及其特性进行了分析。本文研究了刚度矩阵实现对角化的条件以及弹性中心和弹性轴存在的条件,为此类机构的设计、优化以及应用推广做支撑,对少自由度并联机构在工程实际中的应用具有重要的意义。本文主要的研究如下:基于含约束力/矩的少自由度并联机构刚度理论建立了平面3RPS机构和n(3RPS)混联机构的理论刚度模型;建立了含线驱动分支的三自由度并联机构统一有限元模型,通过对比对称和非对称3RPS机构,平面3RPS机构以及n(3RPS)混联机构的理论刚度模型与有限元模型,验证了有限元统一模型的准确性和通用性。通过研究特征螺旋分解和主轴分解刚度矩阵的方法,引入了耦合刚度指标,给出了判断经过主轴分解的刚度矩阵用简单弹簧线性叠加的条件,基于主轴分解方法分析了对称3RPS机构和平面3RPS机构刚度矩阵对角化的条件。结合弹性理论,研究了特征螺旋分解和主轴分解刚度矩阵与弹性中心、弹性轴的关系,分析了基于主轴分解方法判断弹性轴存在的条件和刚度矩阵对角化与弹性系统存在弹性轴的关系。并分析了对称和非对称3RPS机构以及平面3RPS机构在一般位置和特殊位置下弹性轴的情况。以四自由度2RPS-2UPS并联机构为例,建立了其刚度模型,利用特征螺旋和主轴分解方法分析了该机构在一般位形下的刚度特性,绘制了该机构最大刚度值曲面和最小刚度值曲面,验证了刚度矩阵分解方法和弹性理论对其它少自由并联机构的适用性。
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