stewart六自由度并联平台动力学模型振动分析

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2、析方法主要有拉格朗日法（Lagrange）和牛顿欧拉法（Neton-Euler）两种.其中，拉格朗日法只需计算系统的动能和势能就能确定系统的动力学特性，因此该方法相对比较简单且有利于控制策略的制定.针对所设计的Steart六自由度并联平台进行了运动学和动力学分析，并在此基础上通过Adams软件建立了模型的动力学模型及振动模型，分析Steart六自由度并联平台动力学模型振动特性，为提高Steart六自由度并联减振平台控制精度提供理论与技术支持.1Steart六自由度并联平台力学分析1.1Steart六自由度并联平台结构Steart六自由度并联平台主要由负载平台、基平

3、台和六根驱动杆组成，每根驱动杆通过铰接方式分别连接负载平台和基平台.根据铰接方式的不同可以分为球铰连接（Spherialjoint）SPS型和万向铰连接（Universaljoint）UPS型；根据驱动杆与负载平台和基平台的连接点数又可分为3-3型Steart平台，3-6型Steart平台及6-6型Steart平台.应用最为广泛的Steart平台为驱动杆与负载平台和基平台都有6个连接点数的UPS型平台，即6-UPS型Steart六自由度并联平台，其结构简图如图1所示.2Steart六自由度并联仿真平台动力学研究1Steart六自由度并联机构虚拟样机建立所研究的三维

4、实体模型如图3所示，模型由上端负载平台、底端基平台以及6根压电驱动杆组成.该平台的特征参数为：上端载物平面直径为250mm，下端平面直径为350mm，上下平面之间的距离为330mm.其中驱动杆和上下两平台通过万向铰连接.为了仿真的方便并满足软件对模型的需要，对模型进行了一系列简化，包括构件的合并、细小特性单元的删除等.根据设计原理，在驱动杆和上下两平台之间的万向铰通过建立2个旋转副实现其功能；驱动杆的上下两部分之间通过平移副连接，并根据驱动杆的设计原理添加了弹簧和阻尼单元，以实现减振的目的.由于本Steart六自由度平台运用在无重力环境下，因此在Adams中取消了

5、重力单元.为了约束的需要及和实际使用时具有相同的条件，在下平台和地之间通过一个Bushing单元连接，考虑到实际运用中是固定的，所以将Bushing单元的刚度设置得比较大，该单元可以同时传递力与力矩.为了研究下端平台的扰动对上端载荷平台的影响，在下端平台底端建立了扰动力，在仿真初始时刻施加垂直于底端向上的1N的力STEP（time，0，1，1，0），其形式如图4所示.2Steart六自由度并联机构动力学仿真结果将上节所建立的动力学仿真模型进行仿真分析，设置仿真时间为10s，仿真500步.针对该扰动力，上端平台的位移响应、速度响应及加速度响应如图5所示.根据动力学仿

6、真结果图可以看出，上端平台的响应较小，最大的位移出现在0.7s左右且能够很快地保持稳定.图6所示为6根驱动杆在收到扰动后所受到的力.由图6可看出，6根驱动杆在收到扰动的干扰后，分别输出了相应的力以对抗扰动对上端平台的影响，且在3s后能快速保持稳定.3Steart六自由度并联平台的振动仿真3.1Steart六自由度振动仿真平台建立为得到Steart六自由度并联平台的振动特性，在Adams中调用Vibration模块，建立了振动仿真平台.AdamsVibration是在频率域上求解系统特性的模块，且可以计算仿真平台不同位置的振动特性，可以采用自由振动及强迫振动的方式.

7、中采用了强迫振动的方式对平台进行振动特征的求解，在底端平面建立振动的输入激励，分别为x，，z方向的简弦力，通过扫频的方式进行计算，即激励的幅值不变，而激励的频率不断增大，其激励的方程式可写为式（34）.3.2Steart六自由度振动仿真结果分析经过振动仿真，得出了系统输入和输出之间的频响特性，其结果如图8-图10所示分别为3个输入通道的激励对3个输出通道x，和z的频响曲线.由图8-图10的频响曲线图可以看出，Steart六自由度并联平台的一阶固有频率在0.6Hz左右，具有较低的固有频率，且在100Hz的频率范围内响应平稳，表明了Steart六自由度并联平台具有较宽

8、的工作频率