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3T1R并联机构结构降耦设计与运动学分析1.PDF

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2017年 10月 农 业 机 械 学 报 第 48卷 第 10期 doi:10.6041/j.issn.10001298.2017.10.049 3T1R并联机构结构降耦设计与运动学分析 沈惠平 张 震 杨廷力 邵国为 (常州大学现代机构学研究中心,常州 213016) 摘要:根据基于方位特征(POC)的并联机构设计理论与方法,提出了一种结构简单、能实现三平移一转动的并联机 构,拓扑结构分析后发现其耦合度 k较大(k=2),其位置正解及动力学计算较复杂;为此,设计了结构降耦后的新 机型,证明其耦合度 k=1,其位置正解易用一维搜索法求出,并给出了基于序单开链法的该机构位置正解求解的一 维搜索法及其数值解;同时,基于导出的机构位置反解公式,分析了动平台的工作空间及其转动能力,探讨了该机 构发生3种奇异位形的条件。 关键词:并联机构;方位特征;耦合度;结构降耦;运动学分析;一维搜索法 中图分类号:TH112 文献标识码:A 文章编号:10001298(2017)10038010 StructureCouplingreducingDesignandKinematicsAnalysis of3T1RParallelMechanism SHENHuiping ZHANGZhen YANGTingli SHAOGuowei (ResearchCenterforAdvancedMechanismTheory,UniversityofChangzhou,Changzhou213016,Chian) Abstract:Thereisawiderangeofindustrialapplicationsforthe4DOFparallelmechanismwhichcan achieveSCARAtypeoutputmotion(i.e.,threetranslationsandonerotation).However,duetothe complextopologicalstructures,theresearchanddevelopmentofitsnewmodelarestillrelativelyfew. Firstly,accordingtotheparallelmechanism designtheoryandmethodbasedontheorientation characteristic(POC),aSCARAtypeparallelmechanismwhosestructurewassimplewasproposed. Becausethecouplingdegreewas2,positivesolutionofpositionanddynamicscalculationoftheparallel mechanismwereverycomplex.Sothenewmodelafterstructurecouplingreducing(k=1)wasgiven,its positivesolutionscanbeeasilysolvedbyonedimensionalsearchmethod.Thenthethreemaintopological characteristicsofPOCset ,degreeoffreedomandthecouplingdegreewererespectivelyanalyzed.The kinematicsanalysisofthenewmodelwhosecouplingdegreewasoneafterstructurecouplingreducingwas given,andthesolutionalgorithmfortheforwardpositionofthisparallelmechanismwasestablished.This methodcanobtainallthenumericalsolutionsoft
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