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本文结合新型5自由度可重构混联机械手TriVariant样机开发,系统研究了Tricept和TriVariant两种机械手的静刚度预估、整机有限元静刚度分析与性能评价等问题,以期为TriVariant样机的结构优化设计提供理论依据。全文工作和取得成果如下:提出一种对Tricept和TriVariant两种机械手末端静刚度在任务空间中的分布的快速预估方法。将机架暂视为刚体,该方法利用虚功原理和子结构综合的思想,首先构造出系统的线刚度模型和角刚度模型,然后运用线性叠加原理建立了两机械手整机末端静刚度解析模型。利用上述解析模型,探讨了Tricept和TriVariant两种机械手的静刚度评价指标,研究并比较了两者末端静刚度在任务空间中的分布规律,揭示出系统构件的几何与弹性参数对末端刚度的影响,并得到UPS支链连架虎克铰的刚度是机械手末端静刚度薄弱环节的重要结论,进而为在概念设计阶段指导样机的结构设计提供了重要的理论依据。深入研究了并联构型装备中各种常用铰链的有限元精确建模技术。同时,为了提高计算效率,借助有限元软件ANSYS的参数化设计语言,提出了一种可在不同位形下快速建立整机有限元模型的建模策略与实施方法,进而为整机系统机械结构的详细设计和性能评价提供了有力的工具。对若干典型位形下的静刚度分析结果表明,在尺度和弹性参数等同条件下,Tricept和TriVariant具有极为类似的静态特性。对TriVariant样机进行了静刚度实验研究。结果表明,本文提出的刚度预估方法具有一定的可靠性。本文研究成果已成功地应用于TriVariant并联机械手样机的结构设计,同时对其它并联构型装备的相关研究提供了有益的借鉴。