学位论文-—空间rcpprr机构机构的运动与仿真.doc

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时间:2018-07-23

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1、空间RCPPRR机构机构的运动分析与仿真摘要:本文介绍了空间六杆RCPPRR机构的理论设计,其目的是研究空间闭链六杆机构的运动特性,主要使用方向余弦矩阵分析空间机构RCPPRR的位置,运用MATLAB进行矩阵计算,再运用三维数字(UG)建模、装配、仿真。通过MATLAB的计算和三维数字的运动仿真验证了其结果与理论结果相一致,为今后的实践创新提供理论指导。关键词:空间六杆机构(RCPPRR);方向余弦矩阵;MATLAB;UG仿真KinematicalAnalysisandSimulationofRCPPRRSpatialMechanismAbstract

2、:Thepaperintroducedthetheoreticaldesignofspatialsix-linkRCPPRRmechanism,whosepurposeistostudythemotioncharacteristicsofthespatialclosedchainsix-linkmechanism,usingthedirectioncosinematrixtoanalyzethepositionofspatialmechanismRCPPRR,usingtheMATLABtocalculatethematrix,andusingUGto

3、setupmodal,assembleandsimulate.AccordingtothecalculationoftheMATLABandthemotionsimulationof3D,itisprovedthattheresultandthetheoryareconsilient,whichwillprovidethetheoreticalguidanceforthepracticeandinnovationhenceforth.Keywords:spatialsix-link(RCPPRR)mechanism;Thedirectioncosine

4、matrix;MATLAB;SimulationofUG1引言机构的本质是执行机械运动的装置,机构创新设计的首要目标是设计出能够满足预期运动规律的新机构。随着社会科技的迅速发展和进步,现代机构日益向着高精度、高速度、高效率、自动化、低振动及低噪音的方向发展。空间机构属于连杆机构的一种,广泛运用于轻工业和重工业之中,比如:缝纫机、制鞋机、纺织机、农用机械、工业机械人、汽车、飞机等。目前,不管是工业中的生产机器,还是机械产品都向着自动化方向发展。机构的运动分析,其主要目的是通过分析机构的运动参数和位移参数,确定机构的结构数据达到设计要求。本文为空间RCPP

5、RR机构的理论分析,其主要目的有以下几点:(1)在分析机构时,要理解和掌握空间机构的基本概念;(2)在设计机构时,需要分析机构的矩阵及运用MATLAB计算出机构的运动参数;(3)为了确定构件的行程,需要运用UG运动仿真。-22-关于空间机构的理论设计分析,其意义主要是通过理论的研究,探讨出机构的可行性方案,以及改进原有机械机构中存在的不足和缺陷。例如平面连杆机构的惯性力难平衡,容易产生动载荷;积累误差大,效率低;占用空间大等缺点。然而,空间机构有结构紧凑、运动多样、工作灵活可靠、占用空间小、效率高等优点。本文介绍了用方向余弦矩阵、MATLAB矩阵计算、

6、UG运动仿真,对空间RCPPRR机构进行分析设计。2空间机构的运动分析2.1空间机构的简介2.1.1空间机构的基本概念构件:机构中能作相对运动的刚体,其构件可以是一个零件,也可以是几个零件刚性连成。机构:机构是由构件组成的系统,用来传递运动或力的装置。运动副:两个构件即保持接触又容许相对运动的几何连接。在运动副中,随着接触几何形状的不同,两个构件间的相对运动,称为运动副的自由度f,其中f=1~5。各类运动副类型:相对运动为转动的运动副,称为转动副,用R表示,属于Ⅰ类副;相对运动为移动的运动副,称为移动副,用P表示,属于Ⅰ类副;沿着轴线即能移动又能转动的

7、运动副,称为圆柱副,用C表示,属于Ⅱ类副。2.1.2机构的自由度空间机构的自由度f>=1,运动副的结构形式为Ⅰ类~Ⅴ类。从而空间机构的自由度计算可按下式表达式:F=6n﹣5P1﹣4P2﹣3P3﹣2P4﹣P5式中n——活动构件数;——i类运动副的数。空间RCPPRR机构的自由度计算:F=6×5﹣5×5﹣4×1=1因此,该机构只有一个动力源,有确定的运动轨迹。2.2空间机构坐标系的选定研究空间机构时,应把三维坐标系转化为直角坐标系,即只需确定x轴和z轴,再按右手法则确定y轴。对于含有轴线的运动副(如转动副R、移动副P、圆柱副C)等,z轴应该与运动副轴线相重

8、合。先确定每一个运动副的z轴,然后沿每两个相邻z轴的公垂线,即最短距离标出各个x轴。2.3建立

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