一种新型3-RPS并联机构的刚度特性分析
2018-07-21
制造业自动化 2018年7期
(山东理工大学 机械工程学院,淄博 255049)
0 引言
并联机构由于并联支链的存在,使其具有承载能力强、定位精度高等一系列优点[1~3]。随着研究人员对并联机构研究的深入,人们发现机构静刚度对机构的定位精度等方面具有重要影响[4]。目前,针对并联机构静刚度的分析方法有有限元法[5]、解析模型法[6~8]。栾玉亮等[5]基于有限元法对3-PPSR柔性并联机器人的静刚度进行了分析。对于解析模型法,最早是由Gosselin[6]基于机构速度雅克比矩阵提出的静刚度解析模型。在此基础上,Wang等[7]对一种滑块式并联加载机构的静刚度进行了分析。赵福群等[8]提出了一种支链含有闭环单元的3-5RS并联机构,基于速度雅可比矩阵建立了该机构的静刚度模型。
有限元法虽然方便快捷,但是无法建立机构静刚度与机构尺寸参数、位姿参数之间的数学关系。对于以3自由度为代表的少自由度并联机构,其速度雅可比矩阵并非6阶方阵[9~11]。因此,基于速度雅可比矩阵所建立的静刚度解析模型不能定量描述动平台非自由度方向上的位姿变形量。胡波等[12]基于虚设机构法建立了传统3-RPS并联机构的完整静刚度模型,但对于其他同类型的少自由度并联机构,文献对如何虚设运动副并未给与详细说明,该方法在实际应用过程中也会受到一定限制。
对于转动副轴线平行布置的新型3-RPS并联机构,本文从支链单元柔度矩阵角度出发,所建立的机构静刚度模型能够完整描述动平台在机构自由度方向以及非自由度方向上的位姿变形量,更加符合动平台位姿变形的实际情况,尤其适用于少自由度并联机构的静刚度分析。……
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