基于性能指标的冗余驱动并联机构输入选取研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于性能指标的冗余驱动并联机构输入选取研究作者姓名牛云展学科专业机械电子工程指导教师李仕华教授2015年5月中图分类号：TP311.1学校代码：10216UDC：621密级：公开工学硕士学位论文基于性能指标的冗余驱动并联机构输入选取研究硕士研究生：牛云展导师：李仕华教授申请学位：工学硕士学科专业：机械电子工程所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalandElectronicEngine

2、eringRESEARCHINGOFINPUTSELECTIONBASEONPERFORMANCEINDEXFORPARALLELMECHANISMSWITHACTUATIONREDUNDANCYbyNiuYunzhanSupervisor:ProfessorLiShihuaYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于性能指标的冗余驱动并联机构输入选取研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除

3、已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于性能指标的冗余驱动并联机构输入选取研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学

4、，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月摘要摘要随着科技的进步，并联机构应用的范围逐渐变大，例如：航空航天，计算机辅助制造业、机械制造业等等。一般来讲，并联机构都存在若干个合理的输入，这些合理的输入都可以实现并联机构所期望的运动。但不同的输入会使机构的性能有很大的差异。因此，基于并联机构性能的输入副的选取是一个值得研究的问题。本文主要针对添加一条冗余支链或添加一

5、个冗余关节的并联机构进行了基于灵巧性和最小刚度的输入优选方法的研究。通过对完全对称机构约束螺旋和驱动螺旋的分析，提出了一种优选并联机构输入副的方法。该方法是根据机构的灵巧性和最小刚度同驱动螺旋与所选择基准面的夹角的关系，来选择使并联机构的性能最优的输入副组合。通过对完全对称机构的初始位置时，机构的约束螺旋和驱动螺旋的观察和分析，提出了一种分析选择并联机构输入副的方法。该方法是通过，分析机构的灵巧性和最小刚度随驱动螺旋与所选择基准面的夹角的变化规律，经过分析比较夹角的大小，选择使并联机构的性能最优的一组输入副组合。利用该方

6、法，基于机构灵巧性和最小刚度，分别对添加一条冗余支链的三平移，两移一转，两转一移，三移一转机构和增加一个关节冗余的三平移，两转一移，三移一转机构输入选取进行了优化，得到机构灵巧性、最小刚度性能与驱动螺旋和基准面夹角的变化规律。并以4UPU/SPS为例，详细介绍了该方法的输入选取过程，同时通过计算、仿真验证了该方法的正确性。此外，基于机构灵巧性和最小刚度，对两转一移机构的输入选取进行了优选。以3RPS并联机构为例，对其添加不同冗余支链时,3RPS并联机构的灵巧性和最小刚度性能进行分析。用MATLAB对机构的灵巧性进行了计算

7、，同时，用ANSYS软件对机构的刚度性能进行了仿真。分析添加不同冗余支链时，机构的性能差异。关键词：并联机构；输入选取；关节冗余；性能分析；支链冗余I燕山大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationfieldofparallelmechanismisbecomingwiderandwider.Suchasinthefieldofaerospace,computeraidedmanufacturing,machinerym

8、anufacturingandsoon.Ingeneral,oneparallelmachanismhaveanumberofreasonableinputs.Allthoseinputscanaccomplishthedesiredmovementoftheparalellmechanism.Whendiffere