新型3-DOF 1T2R并联机构的运动学分析与尺度优化

作者：李兴瑞,龙有强,姜峰. 日期：2024-10-30/span> 浏览：263 查看PDF文档

摘要:移动和转动混合运动的并联机构具有很高的研究和应用价值。基于转移混合输出运动的机构适用范围广,但该类机构的设计比较困难。为了研发和推广转移混合运动的1T2R并联机构,基于平面五杆机构和一条无约束支链,设计了一种一平移两转动(1T2R)的并联机构。首先,根据方位特征(POC)方程对机构进行了拓扑结构分析,并计算了该机构的自由度;然后,对该并联机构进行了运动学建模,推导了其位置正反解的解析表达式,并基于雅可比矩阵分析了机构的奇异性,利用三维离散搜索法计算了机构的工作空间,给出了机构在工作空间中的灵巧度分布情况;最后,利用粒子群算法(PSO)对机构的工作空间和灵巧度进行了双重优化,同时探讨了无约束支链的布置角φ对机构工作空间和灵巧度的影响。研究结果表明:所设计的1T2R并联机构结构简单,具有位置解析解;优化后的机构的工作空间和灵巧度分别提升了93.47%,203.42%;当无约束支链的驱动方向与平面(2P-3R)机构垂直布置时,能够获得更好的运动性能。该结果为3-DOF 1T2R机构的实际应用奠定了理论基础。

关键词:五杆机构;自由度验算;并联机构;运动学位置分析;奇异性分析;工作空间;灵巧度分析;机构尺度综合优化

中图分类号:TH112文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)10-1806-10


本文引用格式:

李兴瑞,龙有强,姜峰.新型3-DOF 1T2R并联机构的运动学分析与尺度优化［J］.机电工程,2024,41(10):1806-1815.

LI Xingrui, LONG Youqiang, JIANG Feng. Kinematics analysis and scale optimization of a new 3-DOF 1T2R parallel mechanism［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(10):1806-1815.