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首页3PSS并联机构的运动特性与工作空间分析
本文档深入探讨了3PSS并联机构的运动特性,这是一种重要的并联机械结构在自然科学领域的研究。3PSS并联机构以其独特的设计在机器人、精密制造设备以及自动化系统中具有广泛应用。研究的焦点在于动平台的运动性质,作者通过理论分析证明了动平台的运动形式实际上是平动,即沿单一直线方向的无转动运动。 首先,作者采用严谨的数学方法,对3PSS并联机构的运动学原理进行了详尽的分析,这是机构运动学的基础部分,旨在理解机构如何通过连杆和关节的组合实现预期的运动。他们通过严格的数学模型构建,确保了理论结果的精确性和可靠性。 接着,为了验证理论分析,作者利用虚拟样机技术,借助于如ADAMS这样的动态分析软件,模拟并观察了动平台的实际运动情况。这种技术是现代工程设计中的一个重要工具,它能直观展示机械系统在不同工况下的运动行为,增强了结果的可信度。 论文的核心部分是关于动平台运动空间的深入研究。通过理论分析,作者给出了动平台运动空间的解析描述,这是一种关键的参数,它定义了动平台可以到达的所有可能位置和方向,对于机构的设计和优化,以及控制策略的制定至关重要。通过数学建模,作者绘制出动平台运动空间的三维几何图形,这不仅展示了空间的形状和维度,也为后续的轨迹规划提供了坚实的数学基础。 这篇论文为3PSS并联机构的运动特性和工作空间的理解提供了坚实的基础,这对于设计者来说,意味着能够更有效地设计出性能优越、精度高的机械设备。此外,研究方法和技术的应用也体现了科技在解决实际工程问题中的重要作用。这项工作不仅对学术界有深远影响,也为工业界在设计高效能并联机构时提供了宝贵的参考和指导。
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收稿日期
作者简介 郭卫东 男 黑龙江拜泉人 副教授 guowd buaa edu cn
3 PSS 并 联 机 构 的 运 动 特 性 分 析
郭卫东 韩先国 陈五一
北京航空航天大学 机械工程及自动化学院 北京
摘 要 对 PSS 并联机构的运动特性进行了深入地分析 从理论上证明了
该机构的动平台的运动为平动 并应用虚拟样机技术进行了验证 接着又进一步分析
了动平台的运动空间 给出了动平台运动空间的理论分析的解析描述 并绘制出了动
平台运动空间的三维几何图形 这为动平台的运动轨迹规划奠定了基础
关 键 词 机构 运动学 工作空间 并联机构
中图分类号 TH
文献标识码 A 文 章 编 号
Kinematics analysis of parallel mechanisms PSS
Guo Weidong Han Xianguo Chen Wuyi
School of Mechanical Engineering and Automation Beijing University of Aeronautics and Astronautics Beijing China
Abstract The kinematic characteristics of PSS parallel mechanism was thoroughly analyzed It was proved in
theory that the motion of the movable platform is translation and this kinematic characteristics of the mechanism was
validated by the virtue prototype technology using the software of the dynamic analysis of mechanism systems AD
AMS The workspace of the movable platform of the mechanism was analyzed and the mathematic express of the
workspace was given on the base of the theoretical analysis The D configuration of the workspace was drawn up
This will establish the foundation for the locus plan of the mechanism
Key words mechanisms kinematics workspace parallel mechanism
并联机构具有高刚度 高承载能力 高精度
结构紧凑等诸多特点 因此得到了越来越广泛的
应用 并联机构的运动特性是对其进行研究的重
要内容之一 国内外许多学者都在进行着这方面
的研究工作
并联机构由于组成的不同 有多种型式 其中
的 PSS或 HPP并联机构是比较典型的 被广泛
关注和研究的机构之一
本文从理论上对 PSS 并联机构的动平台的
运动特性进行了研究 并应用虚拟样机技术进行
了验证 另外 由于机构的工作空间是机构最重要
的性能指标之一 所以非常有必要作深入的研究
工作 虽然已有研究涉及到了并联机构的工作空
间问题
但总体来看 还不够深入 特别是没有
考虑到机构的实际结构对其工作空间的影响 本
文进一步对 PSS 并联机构的工作空间进行了较
为深入的研究 这为动平台运动的轨迹规划奠定
了基础
1 运动特性分析
PSS 并联机构的运动简图如图 所示 动平
台上 个球副中心 即 A B C D E F的分布
圆半径为 r 同处一个支链内的 个球副中心例
如 A 和 B所对应的圆心角为
个滑块构件
和 上 个球副中心即 A
B
C
D
E
F
的分布圆半径为 R 同处一个滑块内的 个球
副中心例如 A
和 B
所对应的圆心角为
在机构的动平台 构件 上设定一个动坐
标系 O
m
x
m
y
m
z
m
坐标系 O
m
x
m
y
m
z
m
与基础坐标
系 Oxyz 固定坐标系的相对姿态关系可看成是
Oxyz 先绕 x 轴转过
再绕 y 轴转过
最后绕 z
轴转过
其转动矩阵 R
m
为
年 月
第卷 第期
北 京 航 空 航 天 大 学 学 报
Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics
January
Vol No
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weixin_38700790
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