PRR伪刚体模型及其在柔性机构运动分析中的应用

在1R和PR模型的基础上,兼顾柔性悬臂梁的横向变形和轴向变形,通过对其特征参数的描述建立一种具有三自由度的PRR伪刚体模型,然后应用在柔性机构的运动分析中。分别针对大变形柔性曲柄滑块机构和四杆机构,利用PRR伪刚体模型进行机构建模。按照刚性机构基本原理,采用伪刚体模型法进行力/变形分析得出滑块位置坐标随曲柄转角的变化关系图,并与椭圆积分得到的关系图进行比较。采用伪刚体模型法进行运动分析得出柔性四杆机构的位姿变化图,并与有限元法得到的位姿图进行比较。计算结果均非常接近,从而证明了该模型在柔性机构运动分析中的有效性和简便性。

柔顺机构PRR伪刚体模型的研究

在已有伪刚体模型的基础上,将柔顺机构里大变形柔顺杆的轴向变形和横向变形的影响都考虑进去,增加伪刚体模型的自由度,提出一种具有两个转动副和一个移动副的多自由度伪刚体模型。该模型将4个不同长度的刚性杆件用一个拉压弹簧和两个不同刚度系数的扭转弹簧依次连接,进而建立柔顺机构中大变形柔顺杆的PRR伪刚体模型。模型的参数运用二维搜索和线性回归法求得。通过数值分析计算,将该伪刚体模型与1R、和PR伪刚体模型以及柔顺杆的末端轨迹进行分析对比,验证了PRR伪刚体模型能够更加精确地反映柔顺杆末端轨迹的变形特征。

模拟固定-导向柔顺梁的PRR伪刚体模型的动力学分析

基于PRR伪刚体模型,建立了末端受复合载荷作用下固定-导向柔顺梁的PRR伪刚体动力学模型。以柔顺机构中柔顺杆为研究对象,通过分析其动能和势能,应用拉格朗日方程推导出了该模型的动力学方程,并从方程特征和响应曲线等方面分析了模型各项动力学特性。分析结果表明,PRR伪刚体动力学模型可以更加真实地反映出固定-导向柔顺梁在变形过程中的各项动力学特性,更加适用于柔顺机构的动力学分析与设计。