四自由度混联运动平台的分析与仿真.pdf

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1、第10期机械设计与制造2015年10月MachineryDesign&Manufacture241四自由度混联运动平台的分析与仿真张骁，王培俊，张利斌，李文涛(西南交通大学机械工程学院，四川I成都610031)摘要：针对串联机构构造复杂，并联机构控制复杂，设计了一种串并联结合的四自由度汽车驾驶模拟器。对平台进行了静力分析，以便对平台进行优化设计。采用高等机构学中的D—H坐标变换法，对机构的空间位置进行了正逆解计算及分析。利用Inventor建立了机构的三维模型，并进行了机构的运动仿真。将Inventor模型导入Adams中得到平台虚拟样机，利用ADAMS软件对平台进行运动分析和仿

2、真，验证了平台的可行性和运动方程的正确性。利用虚拟仿真所获得的数据为机构的优化和控制提供了有效的依据。关键词：混联机构；静力分析；D—H法；运动分析；Adams仿真中图分类号：TH16；TH122；TP311．1文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)10—0241—04AnalysisandSimulationof4-DOFHybridMotionPlalfOrmZHANGXiao，WANGPei-jun，ZHANGLi—bin，LIWen-tao(SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，

3、SichuanChengdu610031，China)Abstract：A4一DOFhybridmotionplatformwosdesignedtoovercomethecomplexstructureoftheserialmechanism，andthecomplicatedcontroloftheparallelmechanismInordertooptimizethedesignoftheplatform，thestaticsoftheplatformwasanalyzed．Thekinematicspositivesolutionandinversesolutionwa

4、sestablishedandanalyzedbyD—Hmethod．InventorsoftwareWa$utilizedtoestablishthe3Dmodelofmechanism，andthemotionsimulationofthemechanism．ThemodelWasimportedintoAdamsandthevirtualprototypeoftheplatformWaSestablished，andthecorrectnessofthemotionequationandthefeasibilityoftheplatformWasprovedbyusingA

5、damssoftwaretodomotionanalysisandsimulation．TheobtainedsimulationdataCanprovidethebasisfortheoptimizationofstructuraldesignandthemotioncontro1．KeyWords：HybridMechanism；StaticAnalysis；D-HMethod；KinematicsAnalysis；Adamssimulation直线运动、绕轴、l，轴以及z轴的旋转运动。四个自由度的单1引言独运动或者组合运动不仅能模拟汽车的常规行驶状态，而且能模多自由度运动平

6、台在模拟驾驶、工业机器人、数控机床等领拟汽车失控时的甩尾以及原地旋转。采用D—H矩阵建立了平台域应用广泛，实用性较高[1]。根据机构的连接方式，可分为两类，串的运动学模型，完成了平台运动学正逆解的计算与分析。利用联运动平台和并联运动平台。串联结构和并联结构各有优缺点，Inventor建立平台的三维模型，导入Adams获得平台的虚拟样串联机构具有运动范围大、响应速度快、控制简单的优点，但串联机。对平台虚拟样机进行运动学仿真，验证了运动方程的正确性机构累积误差大、承载力弱。相比于串联机构，并联机构具有承载和平台的可行性。力强、精度高、结构稳定的优点，但其控制难度大且成本高。根据实际应

7、用情况，设计一种串联机构与并联机构结合的混联运动平2平台结构描述台可有效避免单一机构的缺点，集成两种机构的优点。四自由度混联运动平台机构简图，如1所示。(1)串联部在汽车模拟驾驶领域，三自由度运动平台比较常见，此类运动分实现绕z轴和y轴的转动：底座与转台通过回转支承连接，电平台能模拟汽车上下坡、加减速、转弯、斜坡行驶和颠簸的状态目，这机驱动同步带来带动转台旋转，实现绕z轴的旋转运动；座椅与些都是常规的汽车行驶状态，而汽车失控时的状态三自由度运动固定在侧翻板上的支撑架以圆柱铰链连接