基于牛顿—欧拉法的3-UPS/S并联机构动力学分析

以3-UPS/S并联机构的运动支链为研究对象,得到支链运动与动平台运动之间的映射关系。以此为基础,采用牛顿—欧拉法分别对运动支链和动平台进行动力学建模。通过消除构件间的内力,建立了3-UPS/S并联机构的动力学模型,得到驱动力与机构运动及外力之间的关系。最后给出了仿真算例,得到了当动平台做一定规律运动时,驱动力及约束力的变化曲线。

3-RSS/S并联机构位姿误差的数值分析方法

位姿精度是机构的重要性能指标,也是并联机构结构分析的难点之一。针对在3-RSS/S并联机构误差分析中采用全微分方法忽略高次项会使精度下降的问题,提出采用数值分析的方法来研究位姿误差:基于逆向运动学模型,通过不含误差的机构尺寸参数进行逆解计算,得出机构的输入参数;基于正向非线性运动学模型,以原姿态角作为迭代初值,计算出包含误差时的动平台末端姿态,进而计算出位姿误差;根据设定的误差源分布规律,基于蒙特卡洛方法随机生成机构尺寸参数的误差,计算得到位姿误差的分布规律;遍历整个工作空间,得到位姿误差在整个工作空间中的数字特征值与分布规律。通过三维建模方法验证了数值计算的正确性,通过算例验证了该方法的可行性与有效性,为3-RSS/S并联机构的精度研究奠定了基础。

2(3PUS+S)并联机构驱动部件振动模型分析

为了改善一种新型的2(3PUS+S)并联机构的驱动部件对整个并联机构运动稳定性的影响,对该并联机构的驱动部件振动模型进行了深入的分析。先通过混合法建立驱动部件的轴向振动模型和扭转振动模型,再通过拉格朗日方程法得到扭转和轴向振动模型的固有频率和振型,然后将数据导入MATLAB软件中进行编程计算、数值模拟仿真。结果表明:轴向振动固有频率随着滑块的位置升高而减少,对于扭转振动固有频率,低阶固有频率随着滑块的位置升高而增加,高阶固有频率则呈现和轴向振动固有频率相似的规律。可见通过对驱动部件振动模型的分析,对提高整个并联机构运动稳定性具有指导性意义。

2(3PUS+S)型并联机构驱动部件振动响应特性分析

以一种2(3PUS+S)型并联机构模拟人工髋关节摩擦磨损试验为背景,针对目前机构驱动部件振动响应特性分析需要大量理论公式推导的问题,提出了一种驱动部件振动响应特性分析的方法。使用Solid Works对驱动部件的主体部分滚珠丝杠副进行三维建模,将模型导入Adams软件中,进行动力学分析,得到单个滚珠的撞击力曲线图;然后利用Workbench进行模态分析得到系统的固有频率和振型;最后,基于瞬态动力学理论,利用Workbench软件结合滚珠和滚道的撞击力以及系统的固有频率和振型,进行振动响应分析,得到了螺母的加速度振动响应曲线。结果表明:螺母加速度振动响应的振幅和测点位置有关。通过振动响应的分析,可以验证设备可靠性,为结构参数优化设计提供理论依据。

3HUS+S型并联仿生髋关节试验机动力学研究

针对一种以空间对称3HUS+S并联机构为核心模块的髋关节试验机,为分析其动力学特性,从并联机构的运动学出发,建立了各直线模组滑块及连接杆与动平台速度、加速度之间的关系。通过得到的动平台质心、连接杆质心及直线模组质心的作用力和作用力矩,基于虚功原理建立了该并联试验机的动力学模型;通过对动力学模型仿真得到直线模组的驱动力矩和驱动功率,为该试验机动力学特性的深入分析和控制策略的研究提供了参考。