基于三并联万向腕关节和二并联机构的混联机构的误差研究

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并联机构由于其本身具有的诸多优点,如刚度高、承载能力强、动态性能好、速度快和结构简单等,受到了国际学术界和工程界的广泛重视。并联机构的出现弥补了传统的串联机构固有的许多缺点,然而,并联机构本身同时又存在着工作空间相对较小、接触刚度小、运动耦合、数学模型相对复杂、控制困难等问题,使得并联机构的应用受到很大的制约。为有效解决这些问题,使并联机构真正走向实用化,在机构的构型设计上采用串并联复合结构和混联结构是比较好的方法。为了提高混联机构的精度,本文针对基于已经成功研制的三并联万向腕关节和二并联平动机床的基础上提出的一种新型串并联复合混联机构,研究了各个因素对其误差的影响。首先,本文通过查阅大量国内、外相关文献,对并联机构在国内、外的发展现状和趋势,优缺点等进行了详细的综述。阐述了本课题的研究意义。其次,影响二并联机构误差的因素有多个,其中包括杆长和转动副间隙,本文建立了杆长和转动副间隙对二并联机构误差影响的数学模型,并利用MATLAB进行了相应的仿真,并通过实验进行验证,所获得的实验结果与理论分析的变化趋势相符,而且设计了误差补偿程序,减小了误差对机床精度的影响。再次,对影响三并联腕关节误差的各个因素进行了分析,包括两伸缩杆对其误差的影响的分析、主轴和末端执行器对其的误差影响的分析和二者综合影响的分析;建立了误差的数学模型,利用MATLAB进行了相应的仿真。最后,对混联机构进行了误差分析。对机构进行了位置分析,建立了机构的误差数学模型,对影响混联机构误差的各个因素进行了分析,包括二并联杆杆长对其误差影响的分析、腕关节的两伸缩杆对其误差的影响的分析、腕关节的主轴和末端执行器对其的误差影响的分析和三者对机构误差综合影响的分析,利用MATLAB对误差进行了相应的仿真。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第1章 绪论第10-18页
    1.1 并联机床研究状况第10-14页
        1.1.1 并联机床在国外研究状况第10-13页
        1.1.2 并联机床在国内研究状况第13-14页
    1.2 机床误差研究状况第14-16页
    1.3 课题研究背景及论文主要内容第16-18页
        1.3.1 课题研究背景第16页
        1.3.2 论文主要内容第16-18页
第2章 二并联机构误差分析第18-30页
    2.1 并联机床误差分类第18-21页
    2.2 微分法求解机构位置误差的步骤及优缺点第21-22页
    2.3 二并联机构误差分析第22-29页
        2.3.1 二并联机构理论基础第22-23页
        2.3.2 杆长对末端执行器位置误差的影响第23-24页
        2.3.3 转动副间隙对末端执行器位置误差影响第24-26页
        2.3.4 杆长和转动副间隙末端执行器位置误差的综合影响第26-29页
    2.4 本章小结第29-30页
第3章 二并联机构误差检测与补偿第30-44页
    3.1 误差检测第30-40页
        3.1.1 几种误差检测方法比较第30-34页
        3.1.2 二并联机构误差检测实验第34-40页
    3.2 误差补偿的实现与分类第40-42页
    3.3 二并联机构软件误差补偿第42-43页
    3.4 本章小结第43-44页
第4章 三并联腕关节的误差分析第44-53页
    4.1 三并联腕关节简介第44页
    4.2 三并联腕关节末端执行器位姿矢量求解第44-46页
    4.3 三并联腕关节误差分析第46-52页
        4.3.1 主轴和末端执行器对D点位置误差的影响第46-48页
        4.3.2 伸缩杆对D点位置误差的影响第48-50页
        4.3.3 主轴和末端执行器及伸缩杆对D点位置误差的综合影响第50-52页
    4.5 本章小结第52-53页
第5章 混联机构的误差分析第53-67页
    5.1 混联机构简介第53-54页
    5.2 机构的末端执行器位姿矢量求解第54-58页
        5.2.1 位置逆解第56-58页
        5.2.2 末端执行器位置方程第58页
    5.3 混联机构误差分析第58-66页
        5.3.1 二并联杆对D点位置误差的影响第58-60页
        5.3.2 三并联腕关节主轴和末端执行器对D点位置误差的影响第60-62页
        5.3.3 三并联腕关节伸缩杆对D点位置误差的影响第62-64页
        5.3.4 三因素对D点位置误差的综合影响第64-66页
    5.4 本章小结第66-67页
第6章 结论与建议第67-70页
    6.1 结论第67-68页
    6.2 建议第68-70页
参考文献第70-74页
致谢第74页
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