重力作用下被动过约束并联机构受力与虚拟仿真分析

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目重力作用下被动过约束并联机构受力与虚拟仿真分析作者姓名郭萌萌学科专业机械电子工程指导教师赵永生教授许允斗讲师2015年5月中图分类号：TP212学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文重力作用下被动过约束并联机构受力与虚拟仿真分析硕士研究生：郭萌萌导师：赵永生教授许允斗讲师申请学位：工学硕士学科专业：机械电子工程所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalandEl

2、ectronicEngineeringTHEFORCEANDVIRTUALSIMULATIONANALYSISOFPASSIVEOVER-CONSTRAINEDPARALLELMECHANISMWITHGRAVITYbyGuoMengmengSupervisor:ProfessorZhaoYongsheng&LecturerXuYundouYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《重力作用下被动过约束并联机构受力与虚拟仿真分析》，是本人在导师指

3、导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《重力作用下被动过约束并联机构受力与虚拟仿真分析》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向

4、有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要过约束并联机构作为特殊的并联机构，他具有并联机构的所有优点，并且在许多场合发挥着重要作用。然而过约束并联机构的受力分析存在静不定问题，在计算过程中比较复杂，目前国内外对于此类问题研究相对较少且不具有普遍性和系统性。并联机构中本身的力学运算复

5、杂使得研究人员为简化研究，将重力作为次要因素来考虑，但是在运算简化的同时使得精度相对减小，尤其在某些特殊情况，重力不可忽略的情况下会降低运算的准确性。因此，本文主要是在考虑弹性变形以及重力的前提下，对被动过约束机构进行受力分析，主要研究内容包括以下几个方面：首先，在未考虑重力条件下过约束并联结构受力分析的理论基础上，研究重力条件下过约束并联机构的力学分析方法，通过弹性力学相关理论推导分支刚度矩阵，并对比分析考虑重力与未考虑重力时3PRRR机构的受力结果。其次，结合分支驱动力螺旋与分支中各运动副螺旋的关系，推导3PRRR机

6、构的66形式的全雅可比矩阵，根据虚设关节法求解机构各分支的关节速度和加速度，得到Hessian矩阵，进而结合虚功原理建立其动力学模型。再次，运用Adams和ANSYS软件建立3PRRR机构的刚柔混合模型，在Adams中设置构件的重力属性以及其他各种参数，实现关节受力的测量，并将理论及仿真受力结果进行对比。最后，提出了一种在实体模型中测量杆件空间多维弹性变形的贴片设计方案，并推导了其测量数学模型。关键词：重力；弹性变形；被动过约束并联机构；受力分析‐ I ‐燕山大学工学硕士学位论文AbstractAsaspecialme

7、chanism,over-constraintparallelmechanismhasalltheadvantagesofparallelinstitutions,andinmanycasesplaysanimportantrole.However,thererarestaticallyindeterminateprobleminthisanalysis,anditisdifficuldtocalculatethefinalresult.Inthepresent,studiesonthisareaisnotmuch,an

8、dalmostaimatspecificmechanism.Asaresultofthecomplexityofanalysis,thereserchonthisproblemhastobesimplified,sotheyregardthegravityasthesecondfactor,butthismayred