考虑柔性杆件和间隙球关节的RSSR机构的动力学研究

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1、硕士学位论文考虑柔性杆件和间隙球关节的RSSR机构的动力学研究DYNAMICSSTUDYOFRSSRMECHANISMCONSIDERINGFLEXIBLERODSANDSPHERICALCLEARANCEJOINT陈旭立哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TH122学校代码：10213国际图书分类号：621.7密级：公开工学硕士学位论文考虑柔性杆件和间隙球关节的RSSR机构的动力学研究硕士研究生：陈旭立导师：杨晓钧副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH122U.D.

2、C:621.7AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringDYNAMICSSTUDYOFRSSRMECHANISMCONSIDERINGFLEXIBLERODSANDSPHERICALCLEARANCEJOINTCandidate：ChenXuliSupervisor：AssociateProf.YangXiaojunAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpecialty：M

3、echatronicEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在机器人、航天、医疗等领域，随着工作环境和所处理的任务越来越复杂，对机械系统设计的要求越来越高，要求其实现的功能也越发强大，在设计制造时需要考虑的问题也越发深入，比如机构关节间隙，杆件弹性对机构精度影响等，所以本文对空间RSSR机构的动力学的研究在相关领域的机械系统设计上具有重要意义。

4、含间隙空间机构相关课题的研究方向比较前沿，其中含间隙空间柔性机构的研究更是近年来新的研究方向，同时含间隙空间柔性机构的应用具有很高的工程实际价值。虽然近些年来对含间隙球关节的空间机构有了一定的研究成果，但是仍然有很多问题迫切需要解决。为了更好的对空间机构进行动力学分析，补偿输出误差，以便延长设备使用寿命，满足性能需求，本文从以下几个方面展开了研究。在不考虑球关节间隙的前提下，对空间RSSR机构各杆件弹性动力学进行了分析。对于空间RSSR机构构件的弹性变形，把机构中的杆件考虑为柔性构件，通过有限元分析方法用各单元广义坐标表示弹性误差，采用第二类拉格朗日方法并结合运动学约束条件来建立空间RSSR

5、机构的弹性动力学模型。通过动力学方程求解和仿真分析，从而得到系统弹性振动位移随时间的变化规律。在实际情况中，球关节中存在间隙问题，所以对空间RSSR机构的间隙动力学进行了分析。忽略各杆件弹性，由于空间球关节的复杂性，我们只考虑靠近输出侧的球关节存在间隙的情况。选取合适的间隙碰撞力学模型，采用第一类拉格朗日方法对含间隙球关节空间RSSR机构进行动力学模型的建立。通过动力学方程求解和仿真，从而得到系统中各构件位移误差随时间的变化规律。对空间RSSR机构单独分析弹性和间隙动力学后，在弹性和间隙同时存在产生时，分析了空间RSSR机构弹性间隙动力学。在间隙动力学的基础上引入了连杆弹性，由于连杆柔性的存

6、在，造成机构在运行过程中的实际的球关节间隙发生了变化。因此，提出了一种虚间隙的想法，将连杆柔性引起的位移误差添加到球关节间隙中进行间隙动力学的分析，从而得到系统各变量随时间的变化规律。通过以上工作，我们可以做到定期补偿机构的输入，使机构长时间保持精度，稳定运行，增加机构使用寿命。关键词：空间RSSR机构；弹性动力学；间隙动力学；弹性间隙动力学-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrobotics,aerospace,medicalandotherfields,withthedevelopmentofscienceandtechnology,theincreasinglyhi

7、ghrequirementsofmechanicalsystemdesign,itsfunctionsthatcanprocessmorecomplextasksaremorepowerful,andissueswhendesigningandmanufacturingneedtobeconsideredmoredeeply.Therefore,thedynamicsstudyoftheRSSRspatial