高等机构学 07 动力学.pptVIP

《高等机构学》 YSU 燕山大学机械工程学院 螺旋理论基础 基于螺旋理论的自由度分析原理 空间机构的位置分析 运动影响系数原理 空间机构动力学 基于约束螺旋理论的并联机构型综合 空间机构的奇异分析 本门课程的主要学习内容 空间机构动力学 研究目的 1、合理地确定各驱动单元的驱动功率。 2、解决对伺服驱动系统的控制问题（力控制）。 动力学问题分类 1、动力学正问题：已知 ,求解 、 、 。 2、动力学逆问题：已知 、 、 ，求解 。 该PPT内容主要摘自哈尔滨工业大学何景峰老师课件 空间机构动力学 主要研究方法 1、拉格朗日方程法：通过动、势能变化与广义力的关系，建立机器人的动力学方程。 2、牛顿—欧拉方程法：用构件质心的平动和相对质心的转动表示机器人构件的运动，利用动静法建立基于牛顿—欧拉方程的动力学方程。 3、凯恩方程法：引入偏速度概念，应用矢量分析建立动力学方程。 4、虚功原理法：将机构看做一个整体，从能量守恒的角度建立动力学方程。 空间机构动力学 动力学研究方向 1、单刚体动力学研究 负载质量大，支腿质量、惯量占很小比例，可忽略支腿惯量影响。 单刚体动力学分析 动平台质量为 重力加速度为 均为二力杆， 出力方向沿着支腿轴线 牛顿方程： 写成矩阵形式： 重力 惯性力 支腿推力 平移运动的牛顿方程 单刚体动力学 欧拉方程： 写成矩阵形式： 其中, 单刚体动力学 旋转运动的欧拉方程 单刚体动力学 牛顿方程： 欧拉方程： 牛顿-欧拉方程： 惯量矩阵（Inertia matrix），6×6 科氏力和向心力项（Coriolis，centripetal force），6×1 重力项（Gravity），6×1 动力学研究方向 2、多刚体动力学研究 负载质量小，支腿质量、惯量占有相当比重，需要考虑支腿惯量影响。 空间机构动力学 多刚体动力学 支腿质量与惯量的影响： 1、平移运动：活塞杆； 2、旋转运动：活塞杆及缸筒； （不考虑活塞杆自转） 支腿角速度 多刚体动力学 上铰点 的矢量方程 分别对两边求导有： 两边叉乘 ： 对 多刚体动力学 支腿角速度 支腿角速度： 多刚体动力学 支腿速度 活塞杆质心速度为： 代入 多刚体动力学 其中 活塞杆质心速度为： 活塞杆质心加速度为： 其中 多刚体动力学 缸筒质心速度： 缸筒质心加速度： 多刚体动力学 力的变换： 活塞杆平移惯性力： 将其转化到上铰点处： 活塞杆和活塞重力： 对支腿列欧拉方程： 转化到上铰处： 多刚体动力学 *