留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

并联双向偏转平台运动学与精度分析

陈纯 徐永帅 房舟 魏碧辉 徐慧茹

陈纯, 徐永帅, 房舟, 魏碧辉, 徐慧茹. 并联双向偏转平台运动学与精度分析[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(9): 1393-1400. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190144
引用本文: 陈纯, 徐永帅, 房舟, 魏碧辉, 徐慧茹. 并联双向偏转平台运动学与精度分析[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(9): 1393-1400. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190144
Chen Chun, Xu Yongshuai, Fang Zhou, Wei Bihui, Xu Huiru. Kinematics and Accuracy Analysis of Parallel Bidirectional Deflection Platform[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(9): 1393-1400. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190144
Citation: Chen Chun, Xu Yongshuai, Fang Zhou, Wei Bihui, Xu Huiru. Kinematics and Accuracy Analysis of Parallel Bidirectional Deflection Platform[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(9): 1393-1400. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190144

并联双向偏转平台运动学与精度分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190144
基金项目: 

陕西省科学技术研究发展计划项目 2016GY-008

详细信息
    作者简介:

    陈纯(1961-), 副教授, 硕士生导师, 博士, 研究方向为机械设计制造及其自动化, 并联机构, cc_cx2009@163.com

  • 中图分类号: TH122;TH113.2+2

Kinematics and Accuracy Analysis of Parallel Bidirectional Deflection Platform

  • 摘要: 本文提出一种新型并联驱动双向偏转平台。动平台通过在空间中呈正十字交错且同心的两个分支结构与底座相连接,该平台可以在XY两个方向上实现大角度偏转;建立了该平台的运动学方程,得出了Jacobian矩阵;对平台做了运动学仿真分析,对比了仿真结果与理论计算结果,验证了平台设计的可行性与运动的准确性;给出了平台所有的源误差,根据误差独立作用原理对不同类型的源误差分别采用蒙特卡洛法、瞬时臂法和全微分法做了误差分析、计算,得出了各局部误差。按照误差综合方法的均方法对各局部误差做了误差综合,得出了平台分别绕XY轴方向上的最大运动误差。
  • 图  1  并联驱动双向偏转平台模型

    图  2  滑伸副

    图  3  YOZ平面内的机构图

    图  4  动平台绕Y轴偏转示意图

    图  5  机构运动学仿真模型

    图  6  平台位置状态曲线图

    图  7  平台速度状态曲线图

    图  8  滑伸副配合间隙误差

    表  1  平台参数

    项目齿轮
    z1z2z3z4
    模数1111
    齿数5016050318
    精度7级7级7级7级
    下载: 导出CSV

    表  2  平台位置仿真值与理论计算值

    (°)
    t(s)αβ理论值仿真值
    θ1θ2θ1θ2
    1
    3
    5
    7
    9
    0.8
    3.6
    10
    18
    26
    0.8
    3.6
    10
    18
    26
    1.2800
    11.5427
    32.4835
    60.3590
    91.1570
    2.5440
    22.8960
    63.6070
    114.4800
    165.3600
    1.2814
    11.5421
    32.4842
    60.3581
    91.1551
    2.5432
    22.8972
    63.6090
    114.4831
    165.3631
    下载: 导出CSV

    表  3  平台速度仿真值与理论计算值

    (°/s)
    t(s)αβ理论值仿真值
    θ′1 θ′2 θ′1 θ′2
    1
    3
    5
    7
    9
    0.8
    2.4
    4.0
    4.0
    4.0
    0.8
    2.4
    4.0
    4.0
    4.0
    2.5602
    7.7254
    13.3768
    14.5968
    16.2358
    5.0880
    15.2640
    25.4400
    25.4400
    25.4400
    2.5622
    7.7238
    13.3778
    14.5976
    16.2342
    5.0820
    15.2720
    25.4380
    25.4380
    25.4380
    下载: 导出CSV

    表  4  误差源及性质

    轴线误差名称误差类型误差性质
    X主动齿轮2制造误差
    大驱动拱制造误差
    主动齿轮2与电机2轴安装偏心产生的误差
    X轴齿轮传动误差
    制造误差
    制造误差
    装配误差
    制造与装配误差
    随机误差
    随机误差
    随机误差
    随机误差
    Y主动齿轮1制造误差
    小驱动拱制造误差
    主动齿轮1与电机1轴安装偏心产生的误差
    Y轴齿轮传动误差
    滑伸副配合间隙产生的误差
    动平台绕X轴偏转对其绕Y轴偏转的耦合误差
    制造误差
    制造误差
    装配误差
    制造与装配误差
    制造与装配误差
    原理误差
    随机误差
    随机误差
    随机误差
    随机误差
    随机误差
    系统误差
    下载: 导出CSV

    表  5  各齿轮误差参数

    齿轮FpF′if′ie1e2e3
    z12941.699 212.699 24100
    z22967.100 118.100 14.5105
    z34941.699 212.699 24100
    z46479.834 815.834 84.5105
    下载: 导出CSV
  • [1] 张彦斌, 荆献领, 韩建海, 等.无耦合二自由度转动并联机构型综合方法研究[J].机械工程学报, 2018, 54(15):21-30 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201815003

    Zhang Y B, Jing X L, Han J H, et al. Type synthesis of uncoupled rotational parallel mechanisms with two degrees of freedom[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(15):21-30(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201815003
    [2] Daeinejad F S, Farahmand F, Durali M, et al. Design and analysis of a novel parallel mechanism for prosthetic knee wear test simulators[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2017, 31(2):885-892 doi: 10.1007/s12206-017-0141-1
    [3] Enferadi J, Nikrooz R. The performance indices optimization of a symmetrical Fully spherical parallel mechanism for dimensional synthesis[J]. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2018, 90(3-4):305-321 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=593c83493d21ad4d603d61bc1ab051dc
    [4] 王汝贵, 袁吉伟, 孙家兴, 等.一种空间非对称2自由度并联机构设计与应用研究[J].机械设计, 2017, 34(8):85-91 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jxsj201708015

    Wang R G, Yuan J W, Sun J X, et al. Design and application of a spatial asymmetric 2-DOF parallel mechanism[J]. Journal of Machine Design, 2017, 34(8):85-91(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jxsj201708015
    [5] 李守忠.两种新颖的柔性机构自由度分析方法[J].机械工程学报, 2016, 52(1):41-46 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201601005

    Li S Z. Two Kinds of novel methods for analyzing the degree of freedom of flexure mechanisms[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2016, 52(1):41-46(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201601005
    [6] Nurahmi L, Schadlbauer J, Caro S, et al. Kinematic analysis of the 3-RPS cube parallel manipulator[J]. Journal of Mechanisms and Robotics, 2015, 7(1):011008 doi: 10.1115/1.4029305
    [7] Wang Y, Yu J J, Pei X. Fast forward kinematics algorithm for real-time and high-precision control of the 3-RPS parallel mechanism[J]. Frontiers of Mechanical Engineering, 2018, 13(3):368-375 doi: 10.1007/s11465-018-0519-5
    [8] 张军, 谢志江, 吴小勇.基于ADAMS和MATLAB的3-PPR并联机构运动学分析与仿真[J].机床与液压, 2017, 45(17):10-14 doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2017.17.003

    Zhang J, Xie Z J, Wu X Y. Kinematics analysis and simulation of the 3-PPR parallel mechanism based on ADAMS and MATLAB[J]. Machine Tool & Hydraulics, 2017, 45(17):10-14(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2017.17.003
    [9] 张伟中, 徐灵敏, 童俊华, 等.2-PUR-PSR并联机构的运动学分析及尺度综合[J].机械工程学报, 2018, 54(7):45-53 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201807006

    Zhang W Z, Xu L M, Tong J H, et al. Kinematic analysis and dimensional synthesis of 2-PUR-PSR parallel manipulator[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(7):45-53(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201807006
    [10] 王唱, 赵铁石, 赵延治, 等.基于QR分解的少自由度并联机构运动学及刚度分析[J].机械工程学报, 2015, 51(23):28-36 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201523004

    Wang C, Zhao T S, Zhao Y Z, et al. Kinematic and stiffness analysis of lower-mobility parallel mechanisms based on QR decomposition[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(23):28-36(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201523004
    [11] 张超, 李彬, 赵新华.一种三自由度并联机构运动学及工作性能分析[J].制造业自动化, 2017, 39(9):54-58 doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2017.09.015

    Zhang C, Li B, Zhao X H. Kinematics and working performance analysis of a 3-DOF parallel mechanism[J]. Manufacturing Automation, 2017, 39(9):54-58(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2017.09.015
    [12] 柳江, 黎晓伟, 张业, 等.少自由度并联机构馈能悬架运动学特性分析[J].科学技术与工程, 2016, 16(32):132-138 doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.32.021

    Liu J, Li X W, Zhang Y, et al. Kinematics analysis on lower-mobility parallel mechanism for energy-regenerative suspension system[J]. Science Technology and Engineering, 2016, 16(32):132-138(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.32.021
    [13] 龚智强, 陈进, 李耀明, 等.振动盘式精密播种机调水平并联机构精度研究[J].农机化研究, 2016, 38(10):56-59, 222 doi: 10.3969/j.issn.1003-188X.2016.10.012

    Gong Z Q, Chen J, Li Y M, et al. Accuracy research of a vibration tray precision seeder's horizontal adjustment parallel mechanism[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2016, 38(10):56-59, 222(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1003-188X.2016.10.012
    [14] 宋轶民, 翟亚普, 孙涛, 等.基于区间分析的一类三转动自由度并联机构的精度设计[J].北京工业大学学报, 2015, 41(11):1620-1626, 1755 doi: 10.11936/bjutxb2015050096

    Song Y M, Zhai Y P, Sun T, et al. Interval analysis based accuracy design of a 3-DOF rotational parallel mechanism[J]. Journal of Beijing University of Technology, 2015, 41(11):1620-1626, 1755(in Chinese) doi: 10.11936/bjutxb2015050096
    [15] 赵永生, 郑魁敬, 李秦川, 等.5-UPS/PRPU 5自由度并联机床运动学分析[J].机械工程学报, 2004, 40(2):12-16 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jxgcxb200402003

    Zhao Y S, Zheng K J, Li Q C, et al. Kinematic analysis of 5-UPS/PRPU 5-DOF parallel machine tool[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2004, 40(2):12-16(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jxgcxb200402003
    [16] 成大先.机械设计手册[M].5版.北京:化学工业出版社, 2008

    Cheng D X. Mechanical design manual[M]. 5th ed. Beijing:Chemical Industry Press, 2008(in Chinese)
  • 加载中
图(8) / 表(5)
计量
  • 文章访问数:  363
  • HTML全文浏览量:  227
  • PDF下载量:  26
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-10
  • 刊出日期:  2019-09-05

目录

    /

    返回文章
    返回