3-sps张拉整体并联机构的构型综合与运动性能分析及能量采集研究

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1、Ｉ．赚《种你圍胃￡ｍ博±学位论文Ｉ１：３ｖ：：ｆＩｉ＾ｌ麟！腳圓戀！－ＳＰＳ张拉整体并联机构的构型综合与运动性能３分觀能量纖研究作者姓名触飞剧巧姓名、职称李团结教授－级学科机械工程二级学科繼湯及其自动化申请学位类别工学博±提交学位论文日期２０－ＳＭ１４年１１月西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在１导师指导下进行的研究工取得的研究成果。尽我所知：，除了文中特别加＾标注和致谢中所罗列的内容Ｗ夕ｈ

2、论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说。与我明并表示了谢意。一切的法律责任申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担。、如心寺疋．：叫：也？日期本人签名西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，目Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅巧借阅论文；学校可

3、Ｗ公布论文的全部或部分内，可Ｗ允许采用影印，毕容、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证业后一结合学位论文研究课题再撰写的文章律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。＿＿？本人签名：４氏、怎：＾匈导师签名如皆３．１．日期：斗日期：球呼学校代码1070109061110260学号分类号TN82TP112.5密级公开西安电子科技大学博士学位论文3-SPS张拉整体并联机构的构型综合与运动性能分析及能量采集研究作者姓名：纪志飞一级学科：机械工程二级学科

4、：机械制造及其自动化学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：李团结教授2014提交日期：年11月OnTypeSynthesis,KinematicPerformancesandEnergyHarvestingof3-SPSTensegrityParallelMechanismsAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyByJiZhifei(SchoolofElectro-Mech

5、anicalEngineering)Supervisor:Prof.LiTuanjieNovember2014摘要摘要并联机构具有刚度大、累积误差小、控制精度高、承载能力强等优点，已在运动模拟、空间对接、加工制造等领域得到了广泛的应用。机构学的发展得益于新机构的诞生，近年来，学者们提出了一种新型并联机构——张拉整体并联机构。和传统并联机构不同，张拉整体并联机构中含有弹簧构件，弹簧的使用使这类机构具有了欠驱动的能力。另外，弹簧消除了运动副的间隙，提升了张拉整体并联机构的运动精度。本文系统地研究了3-SPS(Sphericaljoint-Prismati

6、cjoint-Sphericaljoint)张拉整体并联机构的构型演变、位置正反解、奇异性、工作空间及其在能量采集方面的应用，主要成果如下：1)分析了3-SPS张拉整体并联机构的初始构型，此构型由运动平台、固定平台、三个SPS驱动支链和三根弹簧组成。该并联机构有三输入，而输出却为六个，因此在通常情况下其输出是不确定的。考虑到弹簧的约束，此并联机构处于平衡状态时，输出是可控的。然而当它不处于平衡状态时，必须通过添加从动支链的办法使其输出可控。以此并联机构为初始构型，基于螺旋理论，通过添加不同从动支链演变出了20种具有不同运动特征的三自由度张拉整体并联机

7、构。明确了本文的研究对象：一类是包含从动支链的张拉整体并联机构(非欠驱动张拉整体并联机构)；另外一类是不包含从动支链的张拉整体并联机构(欠驱动张拉整体并联机构)。针对这两类张拉整体并联机构，提出了它们的结构描述方法，此方法考虑了对弹簧的描述及运动副轴线在全局坐标系下的方位。2)对两类张拉整体并联机构的位置正解和反解进行了研究。针对非欠驱动张拉整体并联机构的位置正解问题，提出了一种变步长搜索算法，该算法在变量的求解区域内以一定的步长进行逐点搜索。当搜索不到变量的解时，此算法将减小步长进行再次搜索，依此循环下去，直到找到变量的解为止。变步长搜索算法模型简

8、单，对初值不敏感，可推广至任何并联机构的位置正解计算问题。基于能量法，推导了欠驱动张拉整体并联机构的位置正解