柔顺机构PR伪刚体动力学建模与特性分析.pdf

《柔顺机构PR伪刚体动力学建模与特性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2013年3月农业机械学报第44卷第3期doi：10．6041／j．issn．1000—1298．2013．03．041柔顺机构PR伪刚体动力学建模与特性分析余跃庆徐齐平(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124)摘要：基于伪刚体模型，综合考虑柔性杆的横向变形和轴向变形的影响，建立了末端受力作用下柔顺机构的PR伪刚体动力学模型，应用拉格朗日方程推导了其动力学方程。从方程特征、响应曲线等方面显示了PR伪刚体动力学模型的性能变化。数值分析结果表明：PR伪刚体模型引入了P副来模拟柔性杆件的轴向运动，可以更真实

2、地体现出柔顺机构的动力学特性，更适合于柔顺机构的动力学分析与设计。关键词：柔顺机构PR伪刚体动力学模型动力学特性中图分类号：TH113文献标识码：A文章编号：1000—1298(2013)03—0225-05DynamicModelingandCharacteristicAnalysisofCompliantMechanismsBasedonPRPseudo·-rigid-·bodyModelYuYueqingXuQiping(CollegeofMechanicalEngineeringandAppliedElectr

3、onicsTechnology，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)Abstract：Basedonthepseudo-rigid—bodymodel(PRBM)，aPRpseudo—rigid—bodydynamicmodel(PRBDM)SUbjectedtoaforceattheendwasdevelopedconsideringtheeffectsoftransversedeformationandaxialdeformationofflexibl

4、eelementsincompliantmechanismscomprehensively．ThedynamicequationofthePRPRBDMwasderivedbyusingtheLagrangeequation．ThechangesofperformancesofthePRPRBDMwereshowedintheequationfeatureanddynamicresponses．ThenumericalanalysisresultsindicatethatthePRPRBDMproposedcanbeu

5、sedtoshowtherealdynamiccharacteristicofcompliantmechanismsbyintroducingaprismaticpairtosimulatetheaxialmovementofflexibleelementsincompliantmechanismsandwassuitableforthedynamicsanalysisanddesignofcompliantmechanisms．Keywords：CompliantmechanismPRpseudo—rigid-bod

6、ydynamicmodelDynamiccharacteristic目前，柔顺机构的研究工作主要集中于结构学、引言运动学及优化设计等方面。为了提供一种能够分析柔顺机构是一种依靠机构中柔性构件的变形来非线性大变形系统的简单方法，美国学者Howell和实现全部运动、力和功能传递及转换的新型机构。Midha教授等提出了1R伪刚体模型法，它是用具有它利用杆件的变形来改善和提高机构的性能，在很等效力一变形关系的刚性构件来模拟柔性部件的变多场合表现出优越性⋯。柔顺机构在结构上具有形，从而使刚性机构的理论可以用来分析柔顺机大量减少运

7、动副和运动部件的特性，因此柔顺机构构，实验已证明这种伪刚体模型的正确性和有效有不需要安装、所需空间小、减少间隙和摩擦、磨损性q。但是1R伪刚体模型的模拟精度较低，文等优势，从而可以降低成本，提高机构精度，增加可献[8]针对这个问题提出了一种3R伪刚体模型，并靠性，减少维修等。。因此，柔顺机构已经引起了用有限元软件做了误差分析，表明3R伪刚体模型广泛的关注，成为机构学界研究的新热点。具有更高的准确性。然而3R伪刚体模型计算比较收稿日期：2012一O9—25修回日期：2012—10—08国家自然科学基金资助项目(51175

8、006)作者简介：余跃庆，教授，博士生导师，主要从事机构及机器人动力学研究，E-mail：yqyu@bjut．edu．cn226农业机械学报复杂。针对这个问题，冯忠磊等提出了2R伪刚体成的两自由度系统，简称2-DOF伪刚体模型，由于模型，用末端转角参数化近似方法得出了模型的系统中含有1个移动副和1个转动副，故简称为PR最优特征半径