含柔性运动副欠驱动机构的运动确定性研究

欠驱动机构运动学和动力学约束不完整,机构运动具有不确定性,欠驱动机构引入柔性运动副后可利用其弹性反力一定程度上弥补动力学约束的不完整,但其运动的确定性仍与机构的初始状态和柔性运动副刚度有关。针对该问题,以含有柔性移动副的平面二自由度欠驱动机构为研究对象,提出一种运动学、动力学求解的数值迭代算法,力求通过求得运动和动力约束方程的确定解来研究该类机构的运动确定性。首先,建立机构的运动学、动力学模型,然后,利用MATLAB对该机构进行求解,得出了不同初始状态下机构能够实现确定运动的最佳刚度范围,最后,通过多组数据分析得出了最优驱动力矩与柔性移动副刚度之间的拟合曲线。

含柔性运动副欠驱动机构运动学和动力学求解的数值迭代算法

欠驱动机构运动学和动力学约束不完整,机构运动具有不确定性,欠驱动机构引入柔性运动副后可利用其弹性反力一定程度上弥补动力学约束的不完整,但机构的运动学和动力学求解依然困难。针对该问题,以含有柔性移动副的平面2自由度欠驱动机构为研究对象,提出一种运动学动力学求解的数值迭代算法。在运动学、动力学建模的基础上,给定各构件的初始运动条件及原动件的运动规律,基于时间无限细分时两个时刻区间内速度和加速度不变的原理进行迭代和求解,能够得到各构件的运动规律及原动件的驱动力(力矩)。利用Matlab对该机构进行了求解,并分析了柔性移动副刚度对方程求解的影响。所提出的数值迭代算法在一定程度上突破了这类机构深入研究的瓶颈。

大行程解耦三平动微定位平台的设计与优化

为设计具有大行程与良好解耦特性的三平动微定位平台,提出了一种新型2T3R型运动副。基于2T3R型运动副,设计了三平动微定位平台的结构;采用非线性模型法建立了平台力-位移关系与丢失运动的理论模型,并采用拉格朗日方程建立了平台固有频率的理论模型;采用目标规划法对三平动微定位平台进行了参数优化;通过有限元仿真验证了理论模型的正确性。理论计算与仿真研究结果表明:平台一阶固有频率为51.27 Hz,在1 mm运动行程内,x、z轴方向的丢失运动分别小于0.67%、0.20%,输入与输出完全解耦。研究结果证明了运动副、平台结构设计的有效性及优化模型的可行性。