新型两平移一转动并联机构的拓扑设计及性能分析

针对工业生产中需要小范围精确作业,又需要大范围单向操作的双重需求问题,对两平移一转动(2T1R)输出的并联机构进行了研究。首先,采用了基于方位特征集的拓扑结构设计方法,设计并分析了一种新型两平移一转动并联机构,给出了拓扑设计过程,对其自由度等主要拓扑特性进行了验证;然后,采用了基于拓扑特征的运动学建模方法,对该机构进行了运动学分析,研究了该机构的符号式位置正、反解,并根据位置正、反解分别研究了该机构的可达工作空间、动平台中点的速度和加速度曲线以及三类奇异位置;最后,采用基于虚功原理的序单开链法,建立了动力学模型并进行了动力学分析,研究了该机构所需要的驱动力。研究结果表明:该并联机构的速度加速度、驱动力的仿真曲线和理论曲线的相对误差在2%以内,机构的运动学与动力学模型建立无误,可为该并联机构后续的误差分析、运动轨迹规划与控制奠定基础。