二自由度串联开链空间机构轨迹求解与仿真.pdf

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1、机械设计与制造第2期190MachineryDesign&Manufacture2014年2月二自由度串联开链空间机构轨迹求解与仿真陈桦，王金涛，房亚东，毛晓博(西安工业大学数字化集成制造研究所，陕西西安710021)摘要：结合空间开链机构的研究现状在对二自由度关节型空间开链机构末端轨迹曲线进行分析求解过程中，发现末端点轨迹难于直观表达和利用VC语言在解析公式的基础上进行图谱库的编程较复杂等问题。提出一种新的轨迹求解方法即利用SimMechanics对机构进行快速的建模与仿真。从而达到简化二自由度空间开链机构轨迹计算过程的目的，并且为以后空间

2、开链机构轨迹综合和期望轨迹机构的设计提供技术依据。最后文章通过与传统计算方法对比验证了所提方法的有效性。关键词：二自由度；空间开链机构；SimMechanics；仿真中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)02—0190—03PathSolvingandSimulationforTwoDegreeofFreedomOpenChainSpatialMechanismsCHENHua，WANGJin'Tao，FANGYa-Dong，MAOXiao-bo(DigitalIntegratedManufacturing

3、Institute，Xi’anTechnologicalUniversity，ShannxiXi’an710021，China)Abstract：Combiningwiththeresearchstatusofspaceopenchainmechanism，trajectorycurvewhichistheendpointoftwodegreeoffreedomopenchainspatialmechanisms’movingisanalyzed．AimingattheendpointtrajectoryisdifficulttOdirect

4、lyexpressandrelativelycomplexusingVClanguageonthebasisoftheanalyticformulatoestablishproblemsandSOon．Itproposesanewmethod，whichusedSimMechanicstotrackandrecordtheendpointtrajectory．Soastosimplifythecomputationprocesswhichiscalculatingthetrajectoryoftheendofopenchainspatialm

5、echanisms’moving，andprovidingtechnicalbasisforunifiedapproachtosynthesisoftrajectorycurvesofopenchainspatialmechanismandnwchanisms’designingofthedesiredtrajectory．Finally，throughcomparingwithtraditionalcalculationmethod，theproposedmethodisefective．KeyWords：TwoDegreeFreedom；

6、OpenChainSpatialMechanism；SimMechanics；Simulation空间机构的研究中往往会以末端点来研究整个机构的运动轨迹。1引言下面就分别从解析法和仿真法求解末端点P的轨迹。空间串联开链机构末端点的轨迹随着各杆驱动力的不同即各杆运动速度的不同以及各杆长度的不同其末端点轨迹将会有3R—R机构末端点轨迹数学模型很大的变化。空间开链机构末端点轨迹的研究较平面连杆机构和选用一般位置R—R示意图如图1中d的图所示，建立坐标空间闭链杆机构复杂。有关空间开链机构末端点的轨迹的研究目系如上图1(d)所示0为坐标原点，机架AOB

7、与io-k。轴构成的前主要有解析法ll】、图解法IX和数值法[3-61。平面重合，OB、BB、BC、CP对应的杆长分别是So、hS、h：。设两数值法目前研究成果众多，这些研究方法各有利弊。介绍一个关节旋转不受限制，利用坐标变换原则，其末端点P在坐标系种新的求解空问开链杆机构的方法，即仿真法。可以根据条件的(jok0)下的坐标为[741：变化实时的显示出该空间开链机构的末端点的轨迹，具有简单，迅速，合理以及直观陛强等优点。=『曼]+([]+‘([莹]+[粕2cos]))c，2R—R空间开链机构的分类。二自由度关节型空间开链机构的形态通常有四种情

8、况，如化简后图1所示。4仿真法的基本原理和步骤由图1可以看出图1(a)～图1(c)三个图是图1(d)的三种特利用Matlab／simmechanics工具箱，根据机