平面弹性欠驱动并联机构刚度特性分析-农业机械学报.PDFVIP

２０１５年５月 农 业 机 械 学 报 第４６卷 第５期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１５．０５．０５１ 平面弹性欠驱动并联机构刚度特性分析 １，２ １，２ １，２ １，２ １，２ 耿明超 　赵铁石 　杨建涛 　边　辉 　赵延治 （１．燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室，秦皇岛０６６００４； ２．燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室，秦皇岛０６６００４） 摘要：根据多维运动模拟的需求，提出一种包含螺旋圆弹簧（圆柱形螺旋弹簧）的欠驱动运动模拟台。利用螺旋圆 弹簧的轴向和横向刚度约束运动模拟台的工作空间，通过两个驱动分支和动力耦合实现其３个自由度的运动。将 螺旋圆弹簧等效为ＲＰＲ弹性运动支链，进而将并联运动模拟台等效为２ＲＰＲ／２ＲＰＲ弹性欠驱动机构，并利用 ｅ ｅ ｅ ｅ ｅ ｅ Ｇｒａｓｓｍａｎｎ线几何分析该机构的输入选取原则。基于旋量及其迁移公式，建立等效机构的运动学模型。借助于影 响系数和虚功原理，对该弹性欠驱动机构进行静力学分析，得到其静力学约束方程。最后，建立了该机构的连续非 线性柔度模型，并以此为基础得到其方向刚度模型。 关键词：并联机构　欠驱动　螺旋圆弹簧　方向刚度模型 中图分类号：ＴＰ２４；ＴＨ１１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１５）０５０３６５０７ ＳｔｉｆｆｎｅｓｓＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＰｌａｎａｒＥｌａｓｔｉｃＵｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄＰａｒａｌｌｅｌＭｅｃｈａｎｉｓｍ １，２ １，２ １，２ １，２ １，２ ＧｅｎｇＭｉｎｇｃｈａｏ 　ＺｈａｏＴｉｅｓｈｉ　ＹａｎｇＪｉａｎｔａｏ 　ＢｉａｎＨｕｉ　ＺｈａｏＹａｎｚｈｉ （１．ＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰａｒａｌｌｅｌＲｏｂｏｔａｎｄＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃＳｙｓｔｅｍ，ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６００４，Ｃｈｉｎａ ２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＦｏｒｇｉｎｇａｎｄＳｔａｍｐｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ， ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｃｌａｓｓｏｆｐｌａｎａｒ ｕｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄｓｉｍｕｌａｔｏｒｗｉｔｈｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｈｅｌｉｃａｌｓｐｒｉｎｇｓｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｗｏｒｋｓｐａｃｅｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｉｍｕｌａｔｏｒｗａｓｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｂｙｔｈｅａｘｉａｌａｎｄｌａｔｅｒａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｈｅｌｉｃａｌｓｐｒｉｎｇ，ａｎｄ３ＤＯＦｏｆｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄｓｉｍｕｌａｔｏｒｗａｓｄｒｉｖｅｎｂｙｏｎｌｙｔｗｏｄｒｉｖｅｌｉｍｂｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓ．Ｔｈｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｈｅｌｉｃａｌｓｐｒｉｎｇｓｃｏｕｌｄｂｅｓｅｅｎａｓａｎｅｌａｓｔｉｃｌｉｍｂＲＰＲ，ｓｏｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｏｒｃａｎｂｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｔｏａｎｅｌａｓｔｉｃ ｅ ｅ ｅ ｕｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄｍｅｃｈａｎｉｓｍ，２ＲＰＲ／２ＲＰＲ．Ｔｈｅｉｎｐｕｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ