考虑关节摩擦效应的并联机构动力学分析

摘要

分析了一种4-SPS/CU并联机构的运动学,将该机构的关节摩擦力视为非保守力.定量分析关节摩擦力对该机构动力学特性的影响,关键在于求出关节摩擦力对应的正压力.为了简化其动力学模型,将该机构驱动支链作为整体分析使其驱动力和驱动摩擦力视为内力,首先考虑该机构的恰约束从动关节的摩擦力,再以“库伦+粘性”摩擦模型为基础,利用牛顿-欧拉法分别对该机构的驱动支链、恰约束从动支链与上平台建立了含摩擦的动力学模型.在已知上平台运动轨迹的情况下,通过该动力学方程得到了该机构的关节约束反力/力矩.基于驱动支链正压力与各关节约束反力/力矩之间的关系,导出了该机构的驱动摩擦力模型,并成功地将驱动摩擦力引入到该机构的动力学模型中.为对该动力学模型进行有效的仿真计算,制定了其数值仿真迭代过程.仿真结果说明关节摩擦力的存在对该机构的驱动力产生显著的影响.