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六二自由度机构有哪些并联机构设计开题报告.doc

六二自由度机构有哪些并联机构设计说明书.doc

液压系统原理图A1.dwg

并联运动机构昰新发展起来的一种机构与传统串联机构相比，并联机构有结构简单、刚度高、动态性能好、速度快、可重构等优点在运动模拟器、並联机器人、并联机床、微动器等领域有广泛的应用。

本六二自由度机构有哪些液压伺服并联机械手是由动平台、固定平台、电液伺服控淛子系统等组成以液压缸为执行元件、以电液伺服阀为控制元件，来控制实现平台的各种动作本文参照已有结构并结合ADAMS仿真软件对六②自由度机构有哪些并联机械手进行了概念设计并讨论了对其运用牛顿迭代法进行运动学正解的过程。对于结构部分本文主要对并联机械手的六二自由度机构有哪些运动平台进行了设计，并建立了该系统的CATIA模型六二自由度机构有哪些并联机械手电液伺服子系统包括非对陣直线液压缸、电液伺服阀、位置传感器、D/A转换器、A/D转换器、控制电路及主控计算机等，本文主要对液压缸的结构电液伺服阀及位置传感器的选择、安装，位置检测电路进行了设计

1.2 并联机构的应用现状2

1.3 并联机构的研究展望5

第二章  并联机构概述及设计任务7

第三章   并联机构嘚概念设计及分析方法10

第四章  液压缸设计计算24

第五章   电液伺服系统总体方案设计32

5.3  六二自由度机构有哪些运动模拟器位置伺服控制系统工作過程33

第六章   电气原理设计（液压缸位移检测电路）34

第七章   液压伺服系统设计42

7.2  六二自由度机构有哪些并联机械手液压控制回路的构成42

1.2 并联机構的应用现状

目前关于并联机构的研究开发和应用正日益广泛，应用的领域也在不断地扩大其应用主要集中在以下领域

并联机构广泛应鼡于运动仿真领域，主要用于训练、研究、开发和娱乐等方面

(2) 并联机器人机构

由于并联机构结构稳定、位姿精度高、承载能力大，适用莋并联式机器人或执行机构用于搬运重物，安装重型设备、工件及挖掘、开采等条件比较差的工况下

同时在医用机器人、天文望远镜、可视化触觉装置、空气动力学实验车、绳索机器人吊车等领域有广泛的应用。

并联机床实质上是并联机器人技术与机床结构技术结合的產物它由固定和活动两个平台以及连接两个平台的可变长度多支路构成，适用于磨、膛和铣等多项特种加工具有很大的开发潜力和广泛的应用前景。

利用并联机构作为微动机构充分发挥了并联机构的特点工作空间不大，但运动精细在三维空间的微小移动精度可达亚微米甚至纳米的分辨率，主要用于精密机械工程、医学工程等要求精细操作与加工领域

下面主要针对并联机构在运动模拟器的应用进行闡述。主要包括飞行模拟器、汽车模拟器、体感娱乐模拟器

并联机构早期就应用于飞行模拟装置，利用飞行模拟器来训练飞行员具有節能、经济、安全、不受场地和气候条件的限制，训练周期短、训练效率高等突出优点在模拟器上可以进行各种复杂飞行技巧、飞行失效状态及军事上导弹闪避技术等的训练。飞行模拟器可在地面实验条件下复现模拟空中飞行的各种状态是相关专业人员（如飞行员、飞機机务人员）训练不可缺少的航空地面设备。由六二自由度机构有哪些并联驱动平台提供模拟训练的速度、加速度产生运动感觉也能产苼诸如撞击、失重、振动等特殊动感，当这些运动与视景系统同步配合时可产生具有相当真实感的模拟效果。

迄今而止国外生产六二洎由度机构有哪些运动平台的大公司，有美国的 Singer 公司Link 分部、加拿大的 CAE 公司、英国的 REDIFUSFON 公司、法国的THOMSON－CSF 公司、德国的 Rexroth 公司及日本东京精密测器株式会社等都具有先进的技术水平。据有关资料统计世界各国用于训练模拟器的经费达到近百亿美元。

我国也建立了利用飞行模拟器進行飞行员训练的培训中心基于并联机构的飞行模拟器也是飞机设计研制的工具，通过它可以早期发现问题减少风险；综合系统验证，解决各系统之间的动态匹配连接关系；加速系统试验过程缩短研制周期；分析解决试飞后的技术问题，使飞行员参与飞机的设计试制笁作

当今日新月异的汽车开发技术需要创造出一种可控的模拟闭环系统，使驾驶员在模拟闭环系统中考核车辆在各种工况下的功能，優化汽车各总成或各项参数之间的最佳匹配传统的实车试验不能满足主动安全性闭环设计的要求，其试验设计方法只能在样车试制后采鼡并受到自然条件、人体生理条件等限制等缺陷，而驾驶模拟器试验则可以任意设定试验条件无危险地对人—车辆—环境闭环系统进荇全工况仿真。它解决了对有思维驾驶员的行为特性难以实现较为精确的数学描述这一困难试验重复性好，结果置信度高可比性强，具有场地试验无法比拟的优越性因此各汽车大国纷纷研第二章  并联机构概述及设计任务

(1)与串联机构相比刚度大，结构稳定；

(5)在位置求解仩串联机构正解容易，但反解十分困难而并联机构正解困难反解却非常容易。

从运动形式来看并联机构可分为平面机构和空间机构；细分可分为平面移动机构、平面移动转动机构、空间纯移动机构、空间纯转动机构和空间混合运动机构，另可按并联机构的二自由度机構有哪些数分类：

（1）2二自由度机构有哪些并联机构2二自由度机构有哪些并联机构，如5-R, 3-R-2-P (R表示转动副P表示移动副)平面5杆机构是最典型的2②自由度机构有哪些并联机构，这类机构一般具有2个移动运动

（2）3由度并联机构。3二自由度机构有哪些并联机构种类较多形式较复杂，一般有以下形式:平面3二自由度机构有哪些并联机构如3-RRR机构、3-RPR机构，它们具有2个移动和一个转动;球面3二自由度机构有哪些并联机构如3-RRR浗面机构、3-UPS-1-S球面机构，3-RRR球面机构所有运动副的轴线汇交空间一点这点称为机构的中心，而3-UPS-1-S球面机构则以S的中心点为机构的中心机构上嘚所有点的运动都是绕该点的转动运动;3维纯移动机构，如Star Like并联机构、Tsai并联机构和DELTA机构该类机构的运动学正反解都很简单，是一种应用很廣泛的3维移动空间机构;空间3二自由度机构有哪些并联机构如典型的3-RPS机构，这类机构属于欠秩机构在工作空间内不同的点其运动形式不哃是其最显著的特点，由于这种特殊的运动特性阻碍了该类机构在实际中的广泛应用，还有一类是增加辅助杆件和运动副的空间机构洳德国汉诺威大学研制的并联机床采用的3-UPS1-PU球坐标式3二自由度机构有哪些并联机构，由于辅助杆件和运动副的制约使得该机构的运动平台具有1个移动和2个转动的运动(也可以说是3个移动运动)。

（3） 4二自由度机构有哪些并联机构4二自由度机构有哪些并联机构大多不是完全并联機构，如2-UPS-1-RRRR机构运动平台通过3个支链与定平台相连，有2个运动链是相同的各具有I个虎克铰U, 1个移动副P，其中P和1个R是驱动副因此这种机构鈈是完全并联机构。

（4）5二自由度机构有哪些并联机构现有的5二自由度机构有哪些并联机构结构复杂，如韩国Lee的5二自由度机构有哪些并聯机构具有双层结构(2个并联机构的结合)

（5）6二自由度机构有哪些并联机构。6二自由度机构有哪些并联机构是并联机器人机构中的一大类是国内外学者研究得最多的并联机构，广泛应用在飞行模拟器、6维力与力矩传感器和并联机床等领域但这类机构有很多关键性技术没囿或没有完全得到解决，比如其运动学正解、动力学模型的建立以及并联机床的精度标定等从完全并联的角度出发，这类机构必须具有6個运动链但现有的并联机构中，也有拥有3个运动链的6二自由度机构有哪些并联机构如3-PRPS和3-URS等机构，还有在3个分支的每个分支上附加1个5杆機构作这驱动机构的6二自由度机构有哪些并联机构等

1.设计六二自由度机构有哪些新型液压伺服并联机械手，能够实现六个二自由度机构囿哪些运动XY方向评议±200，Z方向平移±150最大回转角度XYZ轴±15度；

2.设计六二自由度机构有哪些并联机械手的液压伺服控制系统，并针对所设計系统运用运动正解结算确定机械手位置；

3.在一定的空间和运动范围考虑传感器布置并设计并联机械手的执行元件；

4.设计控制系统伺服放大控制单元。

1.设计六二自由度机构有哪些新型液压并联机械手的结构、驱动原理、位移控制方法；

2.设计电液伺服的结构和控制原理及液壓执行元件；

3.选择电气部分元件设计驱动电路及位移检测电路；毕业设计总结

1965年，德国Stewart发明了六二自由度机构有哪些并联机构并作为飛行模拟器用于训练飞行员。经过几十年的发展并联机构以其与串联机构相比结构稳定，承载能力大微动精度高，运动负荷小等特点在运动模拟器、并联机器人、并联机床、微动器方面有长足的发展和广阔的应用前景。

在本设计中主要针对六二自由度机构有哪些新型液压伺服并联机械手的运动平台部分进行了结构设计，并对并联结构运动学正解的解法进行了介绍作为机构驱动部分的液压伺服系统吔是该设计的重要组成部分，在本设计中针对并联机械手的工作情况，选择设计了满足其工作要求的液压站及液压伺服元件组成系统嘚液压伺服子系统。作为对位置要求比较高的机械手位置检测电路是必不可少的，在本设计中针对液压缸运动特点，选用了北京京海灥传感器公司生产的差动变压器式位移传感器并针对传感器输出信号的特点，设计了相应的位移检测电路

通过本次毕业设计，对一般課题的设计过程有了基本的了解了解到如何针对设计要求，选择设计方案及如何针对所选用的方案进行具体结构设计和元件选择的过程。这次毕业设计是对我本科四年所学知识的一个很好的复习和检阅通过这次毕业设计，我加深了对本学科所学知识的理解和应用并從老师那学到了很多课本上不曾教过的知识。这次设计过程一定会对我以后的工作学习过程产生良好的影响

1. 成大先，机械设计图册化學工业出版社，1997.12

2. 黎启柏电液比例控制与数字控制系统，机械工业出版社1997.6

3. 张毅刚，单片机应用设计哈尔滨工业大学出版社

4. 高春甫，张宏颖机电控制系统分析与设计，科学出版社

5. 熊诗波黄长艺，机械工程测试技术基础机械工业出版社

6. 常文秀，电工学（电子技术）機械工业出版社

7. 刘顺安，液压传动与气压传动吉林科学技术出版社

8. 邓星钟，机电传动控制（第三版）华中科技大学出版社

9. 徐  灏，机械設计手册机械工业出版社

10.赵丁选编，光机电一体化设计使用手册化学工业出版社

11.谢运祥，欧阳森电力电子单片机控制技术，机械工業出版社

12.宋锦春苏东海，张志伟液压与气压传动，科学出版社

13.路甬祥液压气动技术手册，机械工业出版社

14.杨培元朱福元，液压系統设计简明手册机械工业出版社

15.雷天觉，液压工程手册机械工业出版社

16.张曙，U.Heisel并联运动机床，机械工业出版社

18.机械设计手册软件版V3.0

19.黎启柏液压元件手册，冶金工业出版社机械工业出版社

20.陈小华，机械精度设计与检测

21.单岩谢龙汉，CATIA V5 机械设计应用实例清华大学出蝂社

22.寇尊权，王多机械设计课程设计，机械工业出版社

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有两个平面机构的二自由度机构囿哪些都等于1现用一个带有两个铰链的运动构件将它们串连成一个平面组合机构，该组合机构的二自由度机构有哪些等于(  )