3PUS-S(P)变胞并联机构的静刚度分析

【摘要】：变胞机构是一种新型机构,在制造业、航空航天、仿生等领域有着广泛应用,对其进行研究具有重要的意义。本学位论文提出一种3PUS-S(P)变胞并联机构,对该机构的运动学、静力学、静刚度等方面进行了较为深入系统的研究。本学位论文的主要研究工作如下：分析了3PUS-S(P)变胞并联机构的拓扑结构组成及其变胞方式,计算不同构态下机构的自由度数目,构造了机构的欧拉矩阵,结合指数积公式建立了机构的运动学逆解方程；基于螺旋理论建立了机构的速度雅可比矩阵,基于虚功原理建立了力螺旋在关节空间和操作空间之间的映射；进而分析了该机构几何参数对力传递性能的影响,为3PUS-S(P)变胞并联机构的优化设计奠定了基础。基于子结构综合法,分别建立了3PUS-S(P)变胞并联机构支链末端驱动和约束刚度矩阵,进而建立机构的整机静刚度解析模型,分析整机线、角刚度在工作空间内的分布规律,为3PUS-S(P)变胞并联机构的工程应用提供了重要依据。应用Pro/E软件建立了3PUS-S(P)变胞并联机构的三维模型,将其与ANSYS WORKBENCH有限元分析软件进行对接,求解其各向线、角变形图以及振型图,进一步研究分析了机构性能,为3PUS-S(P)变胞并联机构的优化设计和实际应用奠定了基础。