2-UPR-RPU并联机构运动分析与参数优化

【摘要】本文主要研究的是具有两条垂直交错转轴的2转1移空间三自由度2-UPR-RPU并联机构的运动学及其性能优化，主要进行的工作和研究取得的成果可概括为以下几个方面：根据2-UPR-RPU并联机构的结构简图，首先运用螺旋理论来分析2-UPR-RPU并联机构的自由度及其性质。然后设定2-UPR-RPU并联机构的参数，进行机构运动学位置分析，推导出机构位置正反解。根据位置反解表达式，求出2-UPR-RPU并联机构的三个输入副和动平台输出运动之间的速度映射矩阵，即雅可比矩阵。通过前面求出的雅可比矩阵，确定2-UPR-RPU并联机构的奇异位形，机构只存在两类混合奇异，不存在正解奇异和反解奇异。通过考虑机构驱动副各个杆长的限制，运动副转角的限制和奇异位形等三面的制约因素，然后通过空间搜索法绘制出2-UPR-RPU并联机构刀具末端的工作空间图谱。通过SolidWorks软件建立2-UPR-RPU并联机构的虚拟样机，然后利用SolidWorks软件中的SimulationMotion分析模块进行运动学仿真，验证2-UPR-RPU并联机构的自由度，位置正反解的正确性，并绘制了空间螺旋线轨迹。根据2-UPR-RPU并联机构的设计需要，构造出机构的灵巧度、刚度、承载能力等性能指标，然后建立运动学目标函数，从而研究机构结构参数变化对性能的影响。设计出了一个基于MATLAB平台的并联机构“参数导引”优化软件，对2-UPR-RPU并联机构进行参数优化，将几个优化目标相互整合，进行优化。通过优化后得到的参数，绘制和分析2-UPR-RPU并联机构灵巧度、刚度、承载能力等性能图谱。本文的研究对2-UPR-RPU并联机构的动力学分析和今后样机的研发具有重要的指导意义。
【作者】马吉钢；
【导师】李秦川；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】2-UPR-RPU并联机构；运动学；奇异位形；性能指标；“参数导引”优化；

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