两种含平面分支六自由度并联机构的弹性变形与刚度研究

摘要

在现代并联机构领域中，相对于少自由度并联机构而言，六自由度并联机构具有刚度大、惯性低、结构紧凑、不易产生形变等优点，因此六自由度并联机构越来越受到专家学者的关注，应用范围也越来越广。闭环结构的提出，使六自由度并联机构在结构上更加简单、紧凑，同时它的刚度与灵活性也得到了提高。
　　本文以两种六自由度并联机构为研究对象，机构中平面分支相对于底座运动方式的不同导致了两种机构在结构上的差异，因此它们在工作空间、刚度和应用场合等方面有所不同，为了进一步了解机构的性能，本文研究了这两种机构在受载情况下的弹性变形与刚度，主要研究内容如下：
　　首先，根据计算机辅助法建立了机构的模拟线框图与实体模型，同时根据矢量法计算了两种并联机构的速度雅克比矩阵以及力雅克比矩阵，用于计算机构刚度。
　　其次，求解了机构的位置反解、驱动力以及驱动杆的弹性变形，在考虑平面分支上、下横梁变形的前提下，求解了机构分支刚度矩阵。结合虚功原理与雅克比矩阵求解了机构整体的刚度矩阵，并计算了机构动平台中心变形理论值，发现机构具有良好的刚度性能。
　　最后，对机构进行了有限元模拟与分析，从仿真结果中得出了机构动平台中心变形的模拟值，将其与理论值进行对比验证，证明了理论计算结果的正确性。此外，为了避免机构在工作中产生共振与有害振型，对两种机构进行了模态分析，得出其固有频率，发现机构低阶固有频率较高不易产生共振。

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第1章 绪 论

1.1并联机构简述

1.2并联机构的应用

1.3并联机构研究现状

1.4论文来源以及选题意义

1.5研究内容

第2章 两种机构的实体建模与雅克比矩阵计算

2.1引言

2.2计算机变量几何法基础

2.3求解机构雅克比矩阵

2.4本章小结

第3章 平面分支Ⅰ型并联机构的弹性变形与刚度研究

3.1引言

3.2机构的结构特点以及位置反解

3.3弹性变形与刚度矩阵的计算

3.4有限元模拟与分析

3.5本章小结

第4章 平面分支Ⅱ型并联机构的弹性变形与刚度研究

4.1引言

4.2结构特点以及位置反解

4.3弹性变形与刚度矩阵的计算

4.4有限元模拟与分析

4.5本章小结

第5章 平面分支Ⅰ型与Ⅱ型并联机构的模态分析

5.1引言

5.2平面分支Ⅰ型并联机构的模态分析

5.3平面分支Ⅱ型并联机构的模态分析

5.4本章小结

结论

参考文献

附录Ⅰ

附录Ⅱ

致谢