并联机构运动学能分析与优化动力学

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1、分类号：TH113.2+2密级：公开UDC：单位代码：10424工程硕士学位论文4-UPS-RPS并联机构运动学性能分析与优化孙先洋申请学位级别：硕士学位领域名称：机械工程指导教师姓名：陈修龙职称：副教授副指导教师姓名：朱苏宁职称：高级工程师山东科技大学二零一三年五月论文题目：4-UPS-RPS并联机构运动学性能分析与优化作者姓名：孙先洋入学时间：2011年9月领域名称：机械工程研究方向：先进设计与制造技术指导教师：陈修龙职称：副教授副指导教师：朱苏宁职称：高级工程师论文提交日期：2013年5月论文答辩日期：2013

2、年6月8日授予学位日期：KINEMATICSPERFORMANCEANALYSISAND　OPTIMIZATIONOF4-UPS-RPSPMTADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFENGINEERINGfromShandongUniversityofScienceandTechnologybySunXianyangSupervisor:AssociateProfessorChenXiulongCollegeof

3、MechanicalandElectronicEngineeringMay2013声明本人呈交给山东科技大学的这篇工程硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofEngineeringinShandongUnivers

4、ityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学工程硕士学位论文摘要摘要本文以一种新型五自由度并联机构—4-UPS-RPS并联机构作为研究对象，对其位置反解、运动学及其性能、结构参数优化设计等方面进行了全面系统的研究。对4-UPS-R

5、PS并联机构的结构进行了介绍，利用KutzbachGrubler公式计算出了机构的自由度数；建立了位置反解数学模型，并进行了运动反解分析，完成了刀位数据的坐标转换；对机构进行虚拟运动仿真，用球坐标搜索法确定了该并联机构的工作空间。推导出了该并联机构的力雅克比矩阵和速度雅克比矩阵，对速度和加速度进行了分析，通过对比Matlab数值计算和Adams虚拟仿真的结果，相互验证了反解数学模型和雅克比矩阵的正确性。定义了力和力矩灵巧度评定指标、速度加速度评定指标，对平均条件数、最小奇异值和可操作性三个灵巧度评定指标进行了分析，并

6、对以上指标进行了三维可视化仿真分析。综合以上指标，定义了一个综合评定指标—平方平均灵巧度系数指标，并基于平方平均灵巧度系数指标对并联机构进行了结构优化分析，得到了动平台和定平台铰链点分布角及其所在圆半径的最优参数。关键词：并联机构，工作空间，雅克比矩阵，运动学分析，结构优化山东科技大学工程硕士学位论文摘要ABSTRACTThisarticleputanewfive-axis4-UPS-RPSPMTastheresearchobject,anditspositionreversesolution,kinematicsa

7、ndperformance,structuralparameters’optimizationarestudiedcomprehensivelyandsystematically.Thecompositionofthe4-UPS-RPSPMTisintroduced,andusetheKutzbachGrublerformulatocalculatethedegreeoffreedom.Positionreversesolutionofmathematicalmodelisestablished,thereverse

8、kinematicsandthecutterlocationdata’sconversionarecompleted.ThemotionsimulationofthePMTisfinished.ThenanalyzingtheworkingspaceofthePMTwiththesphericalcoordinatessearchmethod.