混联构型隧道管片拼装机器人的动力学研究

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本课题主要是对一种六自由度混联管片拼装机作动力学分析。目的是从理论角度分析验证此拼装机的结构设计是否合理,特别是动力学性能方面是否满足工程需要。具体研究的方法及结论有:首先对拼装机进行运动学分析。对于机构串联部分,通过选取运动副坐标,确定构件的D-H参数,再通过旋转变换得到运动副位置变换矩阵,对位置变换矩阵求导,得到运动副速度。并联机构部分采用解析法求得其位置逆解,速度分析采用矢量法。接着对拼装机进行动力学分析。通过理论力学及机构学,分析拼装机各个运动副的动能和势能,最后运用Lagrange方程建立机构动力学模型。动力学模型为机构的仿真及系统控制做准备。然后对拼装机微调机构进行动力学性能评价。首先简化运动副、确定运动副轴线方向,接着根据公式计算出机构的一阶影响系数、二阶影响系数矩阵,并将它们代入驱动油缸加速度、驱动力矩性能指标,通过得到的性能图谱,最后分析得出机构的最优尺寸范围。最后对拼装机微调机构进行虚拟样机动力学仿真。将Solid Works中的几何模型导入到Adams中,对其运动副准确地添加约束、移动驱动、载荷,最后主要分析仿真结果中的驱动油缸加速度及驱动力矩曲线。结果表明,所选机构的尺寸满足系统的动力学性能要求。
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