4-upu并联机构自由度计算及其运动学分析

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1、·电气与自动化·卫江·4-UPU并联机构自由度计算及其运动学分析4-UPU并联机构自由度计算及其运动学分析卫江(陕西广播电视大学工程管理系，陕西西安710119)摘要：在4-UPU并联机构中，由于万向铰在空间中不同的布置方位，导致UPU支链具有3种不同的支链结构；基于这三种支链模式，4-UPU并联机构呈现出24种不同的结构类型，利用螺旋理论分析了其中4种典型的4-UPU并联机构的自由度，得出它们的自由度在2到5之间变化。并选取了4自由度的4-UPU并联机构进行了运动学分析，建立了该机构的位置方程，给出了该机构运动学的正解与反解方法。运用Pro／E软件中的

2、MECHANISM模块进行运动学仿真分析，得到了该机构运动特性随时间变化的曲线。关键词：并联机构；螺旋理论；自由度计算；运动学；Pro／E软件中图分类号：THI12；TH113文献标志码：A文章编号：1671-5276(2013)06—0181-05DegreeofFreedomCalculationandKinematicAnalysisofthe4——UPUParallelMechanismWEIJiang(DepartmentofEngineeringManagement，ShanxiRadio＆TVUniversity，Xin710119，Chi

3、na)Abstract：Owingtotheuniversalhingewithdiferentlayoutdirectionsinthespace，inthe4-UPUparallelmechanism．threediferentstructuresexistintheUPU—ilmp．Itleadstotwenty—fourdiferentstructuretypesofthe4-UPUparalelmechanismbasedonthethreemodeoftheUPU—limp．ThispaperanalyzestheDOFoithefourty

4、pical4一UPUparallelmechanisms，usingscrewtheeryandobtainsthechangescopeoftheirDOFfrOmtwotofive．ThekinematicsOfthe4-DOFparallelmechanismisanalyzedinthe4-UPUparalelmechanism．Theforwardandreversesolutionsofkinematicanalysisarepresented．Thekinematicsofthemechanismissimulatedandanalyzed

5、byuseofthesoftwaremoduleoftheMECHANISMinPro／E．Thecurvechangesofthemotioncharacteristicsarere·ceivedatalIytime．Keywords：parallelmechanism；screwtheory；degreeoffreedomcalculation；kinematics；Pro／Esoftware端万向铰垂直布置，另一端万向铰水平布置。当上下平台0引言不为正方形时，根据4-UPU并联机构的结构形式与排列组合原理可以得到4-UPU并联机构有24种不同的结构

6、近年来少自由度并联机构的研究日益成熟，其中四自组成形式。运动螺旋理论分析了其中4种典型机构的自由度并联机构的发展最为明显，四自由度并联机构有由度，通过修正的Kutzbach-Grabler公式计算得到它们的1R3T，2R2T，3R1T结构类型。自由度在2到5之间变化，并以3移动1转动的4-UPU2005年黄真与赵铁石提出了4自由度的4-UPU并联机构为基础，分析了该机构的运动学，并运用Pro／E并联机构，这4个自由度分别是沿轴、Y轴、轴的移动软件中的MECHANISM模块对该机构的上平台运动与绕轴转动，且4-UPU并联机构的四条支链中的万向过程进行了模拟

7、仿真，分析了该机构的运动学特性。铰均是垂直于上下平台布置。付勇智在笛卡尔坐标下利用4-UPU构件间的公共向量减少自然坐标的数量，简14-UPU并联机构的演绎化了运动学分析过程。李仕华运用螺旋理论分析了3一UPU并联机构的运动学，并分析了该机构的运动瞬时当选择UPU支链两端万向铰均水平布置，且4-UPU性。史巧硕利用方位特征集理论分析了4-UPU并并联机构均采用(II)支链模式时，该机构的具体结构l6联机构3移动1转动的空间运动原理。季晔在4-UPU如图1所示，与上平台相连的万向铰(U副)为A(i=1，2并联机构基础上添加约束支链提出了一种2R2T的并联⋯

8、4)；与下平台相连的万向铰为B(i=1，2⋯4)。(由于4机构，并对其进行了运动