一种新型4自由度柔顺并联机构的设计和特性-论文.pdf

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1、2014年4月机械科学与技术April2014第33卷第4期MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringV01．33No．4一种新型4自由度柔顺并联机构的设计和特性胡俊峰，徐贵阳(江西理工大学机电工程学院，赣州341000)摘要：设计一种新型4自由度精密微动平台，并对其静态和动态特性进行分析。在传统4一RRUR并联机构的基础上，采用替换法设计具有解耦的柔顺并联机构。采用有限元软件ANSYS对机构进行刚度和运动学分析，分析结果表明所设计的平台具有解耦的和y方向平动，并能实现

2、4自由度微动。对机构进行灵敏度分析表明该柔顺机构的各个方向的位移灵敏度约为6／．tm／／zm，说明平台灵敏。对机构进行模态分析，从振型可以看出该机构能实现4自由度方向的运动，并分析了在有和无预应力两种情况下的固有频率，两者差值范围为l7．2％～52．4％，说明预应力对机构的固有频率有较大影响。关键词：柔顺并联机构；动态特性；4．RRUR并联机构；静态特性中图分类号：TH703；TP274文献标识码：A文章编号：1003—8728(2014)04．496．05TheDesignandPropertiesofaNovel4-DOFCom

3、pliantParallelMechanismHuJunfeng，XuGuiyang(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，JiangxiUniversityofScienceandTechnology，Ganzhou341000)Abstract：Anovel4一DOFprecisionmicro．stagewaspresented．andthestaticanddynamiccharacteristicswereanalyzed，乃esubstitutionmethodwasapp

4、liedtodesignadecouplingcompliantparallelmechanismbasedonthetradi—tional4。RRURoarallelmechanism．TheANSYSsoftwarewasemployedforthestifnessandkinematicsanalysis．Thea—nalysisresultsshowedthattheproposedstatehasthedecoupledXandYdirectionmovement，anditCanrealizethe4-DOFmicro

5、—motion．TheresultsofthesensitivityanalysisofthemechansmshowedthatthedisplacementsensitivityforeachdirectioniSabout6~m／／zm．anditillustratedthestageiSsensitive．ThemodalanalysisofthemechanismWasCar．fledout．ItCanseenthatthestageCanachieve4．DOFmovementfromthemodeshapes．Then

6、atural~equencywasob—tmnedintwocaseswithandwithoutprestress．andthedifferencebetweenthetwocasesisintherangeof17．2％～52_4％．thusitshowedtheprestresshasagreatinfluenceonthenaturalfrequencyofmechanism．Keywords：computersoftware；compliantparallelmechanism；4一RRURparallelmechanis

7、m；degreesoffreedom(mechanics)；design；dynamicperformance；finiteelementmethod；Jacobianmatrices；kinematics；matrixalgebra；mechanisms；meshgeneration；modalanalysis；naturalfrequencies；prestressing；sensitivityanalysis；staticperformance；stiffness微纳米级定位工作台在精密加工与精密测量、具有优良的稳定性和刚度及

8、快速的响应等¨。』。柔微电子工程、生物工程、纳米科学与技术等领域的作顺机构是以柔性铰链代替传统运动副，采用柔性铰用已越来越重要，对其要求也越来越高，不但要具有链的弹性变形传递或转换运动和力的一种新型免装微纳米级的定位精度，且要有较大的