工具技术一种新型并联机构动力学仿真分析

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1、一种新型并联机构构型设计及动力学仿真分析刘红军，李琦，李志伟（沈阳理工大学机械工程学院，辽宁沈阳110168）摘要:综合刚性、柔索并联机构的特点，提出一种基于刚柔结合的并联机构新构型。在机构中加入柔索，达到提高机构精度、减小机构振动的目的。首先对机构的构型作了系统的介绍，然后应用ADAMS仿真软件建立并联机构的虚拟样机模型，分别对改进前后的机构进行动力学仿真，并作对比分析。关键词：构型设计并联机构刚柔结合ADAMS动力学仿真中图分类号：TP391文献标识码：ADesignoftheorganiza

2、tionanddynamicssimulationinanew-typeofparallelmechanismLIUHongjun,LIQi,LiZhiwei(InstituteofMechanicalEngineering，ShenyangLigongUniversity,Shenyang110168，China)Abstract：Thispaperbringsuponenewtypeofparallelmechanismonthebaseofrigid-flexiblecombination，

3、itcomprehensivescharacteristicofrigidityandflexibilityparallelmechanism.Importwiresintheorganizationsinpurposetoimproveorganization'sprecisionandreduceitsvibration.First,ithasdonethesimpleintroductiontothetypeoftheorganization,thenusessoftwareADAMStob

4、uildavirtualprototypeofthisparallelmechanism,carriedondynamicsemulationtotheorganizationbeforeandafterimprovingseparately,andcomparedwithanalysis.Keywords:ConfigurationDesign;ParallelMechanism;Rigid-flexibleCombination;ADAMS;DynamicsSimulation1．前言并联机构

5、是随着机构学的发展而出现的一类新型机构。可以定义为由动平台（或称末端执行器）通过至少2个独立的运动链与定平台相连接，具有两个或两个以上自由度且以并联方式驱动的一种闭环机构。它的出现可以回溯至20世纪30年代，早在1947年，Gough提出了闭环结构的机构设计基本原理，1965年Stewart设计了飞行模拟器，1978年Hunt系统地分析了并联机器人机构的运动链机构，提出了多种可用于并联机器人的机构类型，之后相继出现了更多的并联机构。并联机构相对其它传统机构而言，具有刚度大、精度高、动态性能高等特点

6、，正适应了近代的机器对机构重载、高精度和高刚度的要求。因此被广泛应用于机床、医疗器械、娱乐设施、航空航天、移动机器人、精密定位装置以及工业机器人等领域。目前的并联机构大都是以典型的Stewart构型为基础而开发出来的，驱动构件多为刚性驱动。而近年来新兴的一种柔索驱动的并联机构则是纯柔性驱动——并联柔索机构，是并联机构的一种新的衍生形式。它继承了并联机构的许多优点，同时由于机构用柔索驱动来代替连杆驱动,大大降低了机构的重量,使机构具有高承载力、低能耗等特点,并能实现高速作业。2．新型并联机构构型及性

7、能介绍综合上述两种并联机构的特点，提出一种基于刚柔结合的新型并联机构如下图1所示。在典型的STEWART机构基础上，充分利用柔索驱动并联机构的特性，对机构进行改进和创新，以期提高现有并联机构的性能。图1：新型并联机构构型简图动平台在T1、T2、T3、T4处分别用铰链与4个定长杆相连,连杆的另一端分别在S1，S2，S3，S4处用铰链与沿机架移动的四个滑块相连,其中S3和S4处的运动副为1个自由度的转动副(R),S1和S2处的运动副为2自由度的万向铰链(U),T1、T2、T3、T4处的运动副为球副(S

8、)"。参考并联柔索驱动机器人中柔索的固定方式，在机构中加入一根柔索。柔索的一端与动平台以套环连接，连接件套环相当一个万向铰，可以实现周向运动；另一端由电机驱动，通过滑轮与电机相连。使其通过电机驱动带动滑轮转动，随动平台的运动控制柔索的伸长和缩短，从而保证柔索保持固定的张力。柔索的张紧，可消除各铰链的间隙，且在加工运动中可起到一定的减振作用。机构具有沿Y、Z方向的移动、绕X方向的转动、绕T3－T4轴线的转动。当给定机构中四个滑块确定的输入时,动平台具有确定的相对运动。3．新型并联机构