大工作空间并联机构构型设计与分析

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1、学校代码：密级：公开力交硕士学位论大工作空间并联机构构型设计与分析作者姓名孙振瑶学科专业机械设计及理论指导教师郭盛教授培养院系机械与电子控制工程学院硕士学位论文大工作空间并联机构构型设计与分析作者：孙振瑶导师：郭盛北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、縮印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁

2、盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名签字日期：年月日签字曰期：年月阳学校代码：密级：公幵北京交通大学硕士学位论文大工作空间并联机构构型设计与分析作者姓名：孙振瑶学号导师姓名：郭盛职称：教授学位类别：学术型硕士学位级别：硕士学科专业机械设计及理论研究方向：机器人机构学北京交通大学年月致谢本论文的研究工作源于国家自然科学基金资助项目（、教育部新世纪优秀人才支持计划（以及中央高校基本科研业务费专项基金是在我的研

3、究生导师郭盛教授的悉心指导下完成的，郭盛教授严谨的治学态度、踏实的工作作风深深的感染了我。攻读硕士学位期间，郭老师不仅从我的学习、生活、科研工作等各个方面给予了我无微不至的关怀与帮助，更多的是思想上的指引，让我受益匪浅。在此衷心感谢三年来郭老师对我的关心和指导。曲海波博士对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，梁艺瀚、龚俊、王泽伟、禹润田等同学对我论文中的相关研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外，也感谢我的家人及朋友，他们的理解和

4、支持使我能够在学校专心完成我的学业。最后，衷心感谢在百忙之中评阅本论文的各位专家。摘要摘要本研究为改善传统六自由度并联机构的工作空间，提出了一种新型的具有大工作空间的六自由度并联机构设计方法，包括了机构的结构设计、运动副轴线配置关系、机构构件尺度设计等方面，最终可以以工作空间为设计目标设计出具体的机构构型，确定出机构的尺度。主要研究内容为：首先，通过研究支链中运动副对支链末端自由度的影响以及运动副轴线的位置关系，得出了支链末端需要三转动和三移动自由度时，支链的结构组成及运动副轴线的配置条件。然后，综合支

5、链三转动和三移动的支链配置情况，提出了一种新型的三支链六自由度并联机构设计方法，并且以增大机构的工作空间为主要目标，同时兼顾简化运动学分析及减小耦合性等方面，对机构拓扑位置进行了优化，提出了支链内部及支链之间的运动副轴线位置关系的配置要求，对机构工作空间进行了初步优化。接着，以支链末端可达工作空间与机构动平台工作空间之间的关系为切入点对六自由度并联机构进行了尺度设计，建立了机构尺度与工作空间的关系，包括动平台尺度、支链构件尺度、定平台尺度，通过对机构尺度的设计，可以对机构的工作空间进行进一步优化。最后，

6、以动平台尺度以及动平台所需的位置空间和姿态空间为设计目标，按照选取支链结构、配置支链内运动副轴线的关系、配置支链间运动副轴线的关系、设计支链尺度、确定动平台尺度的设计步骤，对面向工作空间任务的六自由度并联机构进行了设计，并对其进行了运动学、工作空间分析，验证了本研究的正确性。关键词：六自由度并联机构；工作空间；拓扑优化；尺度设计分类号：ABSTRACTABSTRACTAnovelmethodforthedesignofsixdegreesoffreedomparallelmechanisms(6-DOF

7、PM)withlargeworkspaceisproposedtoimprovetheworkspaceoftraditional6-DOFPMinthispaper.StructuredesignofthePM,configurationrelationshipofjointaxesanddimensionaldesignofcomponentsareanalyzed.WecangettheconfigurationanddimensionofPMaccordingtothedesiredworksp

8、ace.Themaincontentsareasfollows:Firstly,theinfluenceofthejointsinparallellimbonthedegreesoffreedomoftheendofthelimbandthegeometricalrelationshipbetweenthejointaxesareanalyzed.Followingthese,limbstructuresandjointaxescondit