随着精密制造业的发展,精密定位技术作为其核心技术被广泛地应用于建筑行业、国防工业、微机电系统以及医疗领域中,其定位精度的高低影响着精密制造的总体水平。基于传统并联机构的精密定位平台,由于刚性运动副间存在间隙以及摩擦、磨损等因素的影响使得其已经无法在长时间内保证超高的定位精度,而柔顺机构由于机构内无摩擦、磨损等特点近年来被广泛地应用在精密定位平台的设计中。本文综合考虑柔顺机构与并联机构的特点,以3-PRC型刚性并联机构为原型,引入柔性支链,设计了一种3-PRC型柔性并联机构,并采用柔性铰链替代法对其改进,设计了一种以集中柔度式全柔顺并联机构为传动部件的精密定位平台,在此基础上采用连续体结构拓扑优化法对其进行优化设计,开发了一种新的分布柔度式全柔顺并联精密定位平台,并对以上三种精密定位平台进行了静力学与动力学仿真分析。研究表明,基于分布柔度式全柔顺并联机构的精密定位平台在机构的刚度特性、抗干扰能力以及抗振性方面优势明显,具有较高的定位精度。具体研究内容如下:(1)采用柔性铰链替代法对3-PRC型柔顺并联机构进行了构型设计与分析。运用螺旋理论对刚性3-PRC型并联机构的自由度进行了分析,并基于微运动学原理求出了机构输入与输出之间的雅克比关系矩阵,对其进行了运动学分析。在此基础上,引入柔性支链,采用柔性铰链替代法设计出了以3-PRC型柔性并联机构和集中柔度式全柔顺并联机构为传动部件的两种精密定位平台,分别对其进行了静力学仿真分析,得到了相应的位移云图和应力云图。(2)采用连续体结构拓扑优化方法设计了一种以分布柔度式全柔顺并联机构为传动部件的精密定位平台。为了防止机构奇异现象的发生,以3-PRC型集中柔度式全柔顺并联机构为设计原型,设置机构总体柔度最小为目标函数,体积为约束条件,利用拓扑优化方法设计出了一种3-PRC型分布柔度式全柔顺并联机构,并构建了相应的精密定位平台,对优化后的机构进行静力学仿真分析,验证了该设计方法的有效性。(3)采用理论建模法和有限元仿真相结合的方法对三种不同的精密定位平台的静刚度进行了分析。将各个柔性铰链通过串并联的方式连接,构建单条柔性支链的刚度矩阵,再将3条柔性支链并联,构建柔性并联机构的总刚度矩阵,从而建立了柔性并联精密定位平台的静刚度模型。在此基础上,运用有限元分析软件分别对三种机构进行了静刚度有限元分析。结果表明,分布柔度式全柔顺并联精密定位平台的静刚度在三者中最大,具有较好的静态性能。(4)采用有限元分析法求出了3-PRC型柔性并联机构的系统动力学模型,并分别对三种机构进行了模态分析。将柔性铰链结构划分为多个梁单元并求得其动能与弹性势能,结合机构的运动学与动力学约束条件,最终确定系统的动力学方程。并采用有限元分析软件对各平台的约束模态进行了分析,结果表明,分布柔度式全柔顺并联精密定位平台动态性能良好,在抗干扰能力与抗振性方面优势明显。