一类三平移3-RRC并联机构的运动学

介绍了一类具有三平移的3-RRC并联机构,并对该机构的自由度、位置正逆解、工作空间、奇异位形进行分析计算;利用基于螺旋理论(反螺旋)的自由度分析原理结合动平台约束分布给出了机构在任一位形下的自由度,并获得了运动奇异产生的几何条件;给出了位置分析的逆解析解,导出了位置正解的公式,并给出具体求解步骤;利用有逆解的充分必要条件推导出了工作空间;对主动件锁住后形成的新机构进行自由度分析从而得到约束奇异产生的几何条件。

4-RRRPP并联机构工作空间解析分析

通过对串联机构、并联机构工作空间分析方法的梳理,提出一种基于支链关节运动能力逆向综合的解析作图分析新方法。提出将并联机构分解成串联支链,然后把串联支链从输出末端到固定端以关节插件形式逆向组装,将每一次组装后得到的关节或串联机构的末端工作空间运动能力的空间几何形体作为母线/母体/母面,以组装关节轴线为基线,借助三维CAD软件工具,得到整个支链末端工作空间运动能力域,并给出其一般方法和步骤。将各支链末端工作空间运动能力域在固定坐标系下的空间位置进行重置,求取其交集,从而得到并联机构输出末端参考点的可到工作空间。并以机构为实例证明该方法的有效性,当改变并联机构静平台尺寸保持不变,动平台各关节距离其形心的尺寸参数发生改变时,并联机构输出末端工作空间形状相似,但体积大小随着距离的增大而减小。当改变并联机构动平台尺寸保持不变,静平台各关节距离其形心的尺寸参数发生改变时,并联机构输出末端工作空间形状也发生改变,体积随着距离的增大而减小。

3-(S/U)P(S/U)并联机构运动能力特性对比分析

基于运动的元素数学表象及物理意义,引入主-副运动理论,区分定义机构输入、输出自由度,利用"六元素法"对关节运动域特征进行描述,通过输入-输出运动综合转化公式和解析分析,借助平面六维拓扑图,从具体3-SPU机构实例分析其输出运动能力特性出发,拓展到由SPS,SPU,UPS同构组成或混合组成的3支链并联机构输出运动特性,得到3个重要影响因素,一是并联机构3支链所在直线与静平台铰接点与形心连线构成平面与静平台所在的水平面是否垂直,二是上下平台是否平行,三是上下平台虽不平行,但某一支链两端的静平台铰接点与静平台形心连线与动平台铰接点与动平台形心连线是否平行是重要影响因素。基于反螺旋的自由度分析结果对应基于主-副运动理论的自由度分析的MDOF分析结果,不包含伴随输出对应的P-DOF分析结果。

一种分析并联机构输出运动能力特性的新方法

根据机构关节和支链的不同,定义了两种不同构型的并联机构形式和7种并联机构的空间结构姿态,给出了“最短支链”和“最短支链对”的概念,并以有效和系统地分析并联机构的输出运动能力特性为目标,提出了基于“最短支链/支链对”的“木桶原理分析法”。结合主-副运动理论和机构的输入-输出运动的综合转化公式,运用提出的“木桶原理分析法”导出了4种情形下的并联机构输出运动能力特性的一般计算结果表达式。利用修正的G-K公式和机构输出运动能力特性的计算结果表达式,针对所定义的7种不同姿态下的SPS/SPU/UPS结构的4-6支链并联机构的输出运动特性进行了分类对比研究,总结了并联机构输出运动能力特性的影响因素和规律。将2SPS-3SPU-RR混联机构作为分析对象,根据提出的理论和规律对该机构的自由度进行了计算,结果验证了以等效串联机构或关节代替分析并联机构的输出运动能力特性和以广义等效串联机构代替分析混联机构的输出运动能力特性的正确研究路线,显示了基于“最短支链/支链对”的“木桶原理分析法”应用于机构设计工程领域的可行性。