高速细长杆支撑并联机构稳定性分析及结构参数优化

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1、2．2杆结构稳定性的计算分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．3细长支撑杆稳定模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯152．3．1稳定问题的换算载荷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．152．3．2中心受压细长杆件的失稳临界力计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。162．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2l第三章运动学模型的构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．1并联机构工作原理简单介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．2并联机构的参数设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯233．3并联机构的运动坐标系的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯243．4细长杆支撑并联机构运动模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯253．4．1并联机构运动学逆向解的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．253．4．2并联机构运动学正向解的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．263．5实例仿真⋯⋯⋯⋯．、．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．283．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30第四章并联机构细长支撑杆的参数优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯314．1引‘言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．314．2并联机构的结构参数优化方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯314．3并联机构细长支撑杆灵巧度优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324．3．1并联机构雅克比矩阵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．324．3．2雅克比条件数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．334．2．3并联机构细长支撑杆灵巧度的优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．344．4并联机构细长支撑杆刚度性能的优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354．5并联机构支撑杆线性最优目标函数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374

4、．6并联机构支撑杆参数设计结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．7本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．38第五章并联机构稳定性仿真设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯395．1ANSYSWorkbench软件简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．395．2ANSYSWorkbench软件中分析步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯405．3并联机构支撑杆的受力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯415．4并联机构细长支撑杆的稳定性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯445．5细长杆支撑并联整体机构的失

5、稳分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯475．5．1细长支撑杆长度及厚度对并联机构稳定性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．485．5．2动平台的平动对细长杆支撑并联机构失稳力的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯．515．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。58第六章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯596．1总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．596．2问题与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯60参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

6、⋯6l攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．65致{射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．66高速细长杆支撑并联机构稳定性分析及结构参数优化第一章绪论1．1课题来源及研究意义由于并联机构具有稳定性好、无累计误差、位置调整灵活、运动精度高等特点，以致，在现代化生产过程中，如高速食品包装、分拣、物料分类等各种场合使用，其生产效率显著。并联机构经过多年的发展，运动速度上从低速向高速发展；精度上从一般精度向高精度发展；结构上由最初以机械结构为主，向机电结合方向发展；随着速度和精度的提高并联

7、机构向轻量化方面发展，其中以高速细长杆支撑并联机构应用的最为广泛。高速细长杆支撑并联机构虽然结构轻巧、高速运转情况下惯性力小，但是，由于其支撑件细长，弹性变形大、刚度低，当速度较高，惯性力较大时其失稳状况时有发生。因此丌展高速细长杆支撑并联机构稳定性课题的研究，不但具有较好的理论意义，也有较好的实际应用价值。，1．2国内外研究现状1．2．1并联机构国内外发展史并联机构的发展是在新技术革命中迅速发展起来的--I'-J新兴学科，它在众多的科技领域与生产部门都得到了广泛的应用，而且显示出了极大的生命力。它变革了传统的生产方式，并对人类社会的生活产生了深远的影响，现

8、在已经成为工厂、企业进行产品生产、提高生产效率，乃至