【正文】 平臺(tái)上執(zhí)行器端點(diǎn)可從任何方向（位姿）到達(dá)的點(diǎn)的集合。 ② 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)角的限制，各種鉸鏈，包括球鉸接和萬(wàn)向鉸接的轉(zhuǎn)角都受到結(jié)構(gòu)研制的，每一鉸鏈的轉(zhuǎn)角都應(yīng)小于最大轉(zhuǎn)角。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。 驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī) 又分為電動(dòng)工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開(kāi)槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等）用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。 低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。擬采用的 57 系列兩相混和式電機(jī)使用 24V 電壓，本 系統(tǒng)提供的 24V 直流電源可以滿足電機(jī)的工作需要。它適用于需要往復(fù)推、拉直線（或往復(fù)旋轉(zhuǎn)一定角度）運(yùn)動(dòng)也可用于需上升、下降或夾緊工作物的場(chǎng)所，并可進(jìn)行遠(yuǎn)距離高空及危險(xiǎn)區(qū)的集中 或程序控制。活塞桿的伸縮由電動(dòng)機(jī)的正反向旋轉(zhuǎn)控制。 電液推桿具有如下優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，占據(jù)空間小，維護(hù)簡(jiǎn)單；回路中設(shè)有雙向液壓鎖，可停在規(guī)定行程范圍內(nèi)的任意位置并自鎖，且保持輸出力不變；可帶負(fù)荷起動(dòng)，具有過(guò)載保護(hù)裝置；拉力、速度無(wú)級(jí)可調(diào)，驅(qū)動(dòng)力范圍極廣；因故斷電，推桿自鎖．避免發(fā)生事故。使用電動(dòng)推桿可以較好得解決以上問(wèn)題?，F(xiàn)已被越來(lái)越多的部門(mén)用它來(lái)代替機(jī)構(gòu)手、液墳閥、減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)裝置中。如通過(guò)各種杠桿，搖桿或連桿等機(jī)構(gòu)可完成轉(zhuǎn) 動(dòng)、搖動(dòng)等復(fù)雜動(dòng)作。 16 電動(dòng)推桿按電機(jī)安裝形式分 I 型、 II 型兩種基本形式，同一種形式又分若干個(gè)電機(jī)機(jī)座號(hào)。 采用滾動(dòng)絲桿副螺旋機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，它的摩擦系數(shù)小 ,摩擦損失減少 ,傳動(dòng)效率高 ,低速時(shí)不產(chǎn)生爬行現(xiàn)象 。所以選擇滑動(dòng)絲桿副進(jìn)行傳動(dòng)比較合適。 ● 外形結(jié)構(gòu)：電機(jī)與推桿同軸。 主要技術(shù)參數(shù) 1. 驅(qū)動(dòng)電機(jī)：三相異步電機(jī) 2. 最大推力： 500kgf 3. 最快速度： 94mm/s 4. 最大行程： 800mm 5. 機(jī)械連接：雙側(cè)耳軸連接 機(jī)構(gòu) 力的計(jì)算 1. 上平臺(tái)加載 ,從中間位置上升 150 ㎜，平衡機(jī)抵消 70％的載荷。 ,所以 ∠ NHQ=90176。 ?FQH= tg∠ PMQ= PQPM = ? ∠ PMQ=41176。 176。所以∠ QMN=49176。所以 MQ=01 1 0 0 .5 1 9 1 8 .735 mmS in ? MQ=01 2 9 2 .9 1 7 1 3 .141 mmC o s ? 所以△ X1== FQM=6K5△ X1? K5= 6 0 4 0 .6 4 .8 /6 2 0 6 .6 N m m?? NP= 01125 1 9 6 1 .455 mmCo s ? △ X2= NPPN== 所以 FPN=5K6△ X2? K6= 55 mm?? 4. 平衡機(jī)上平臺(tái)處于中間位置加載 ，右端向上傾側(cè) 20176。 所以 Fˊ ==K8△ X , 又因?yàn)椤?X=01 7 1 3 .1 1 7 1 3 .1 2 6 .410 mmC o s ?? K8= / N m m? 23 第 4 章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)并聯(lián)機(jī)構(gòu)空間分析 并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)空間，實(shí)質(zhì)上就是測(cè)頭的工作空間。 不同 于通過(guò) 限制 轉(zhuǎn)動(dòng)副來(lái) 限制有效自由度，本節(jié)討論 的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束 主要是 限制 運(yùn)動(dòng)范圍。 )? (p239。這些平面與工作空間的交即是工作空間在這些剖面 上的邊界曲線。因此，只要能在此極線上找到 ρi，即可算出該邊界點(diǎn)在坐標(biāo)系 OBXYZ 中的空間坐標(biāo)，即(ρicosφi， ρi sinφi， Z)。開(kāi)始增加到 360176。對(duì)于初出茅廬的我們來(lái)說(shuō)，是個(gè)很大的鼓舞，畢竟是自己設(shè)計(jì)出來(lái)的東西，雖然問(wèn)題考慮的不盡周全，許多地方都存在著這樣或那樣的缺陷，這是由于我們的經(jīng)驗(yàn)還太少，需要各位老師的諒解。 26 第 6 章 Adαms 建模過(guò)程 Adams 軟件介紹 Adams 軟件簡(jiǎn)介 ADAMS 軟件，即機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，是美國(guó) MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc.)開(kāi)發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。 ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。用戶不僅可以采用通用模塊對(duì)一 般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，而且可以采用專用模塊針對(duì)特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。除此之外，還提供了豐富的位移函數(shù)、速度函數(shù)、加速 度函數(shù)、接觸函數(shù)、樣條函數(shù)、力 /力矩函數(shù)、合力 /力矩函數(shù)、數(shù)據(jù)元函數(shù)、若干用戶子程序函數(shù)以及常量和變量等。該軟件自動(dòng)形成機(jī)械系統(tǒng)模型的動(dòng)力學(xué)方程，提供靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的解算結(jié)果。用戶可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)激勵(lì)，高副接觸、用戶定義的子程序等添加不同的約束。既可以在 ADAMS/View 環(huán)境中運(yùn)行，也可脫離該環(huán)境獨(dú)立運(yùn)行。 圖 33 Αdαms虛擬仿真步驟框圖 Adams 建模過(guò)程 由于該機(jī)構(gòu)是研究五點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以在建模時(shí)只考慮與鉸鏈機(jī)構(gòu)有關(guān)的因素具體來(lái)講，有調(diào)模板、動(dòng)模板、靜模板、拉桿、鉸鏈機(jī)構(gòu)（四個(gè)）、油缸的行 程。在歡迎對(duì)話框中選擇“ Import a file”，在 “ Start in” 中確定工作目錄，如 G：盤(pán)；然后在“ File Import” 對(duì)話框輸入相應(yīng)的信息 歡迎對(duì)話框 “ File Import” 對(duì)話框 設(shè)置工 作環(huán)境 在“ Setting” 菜單下定義“ Gravity” 和“ Units”。添加結(jié)果如右圖所示。 移動(dòng)副 35 （ 3） 選擇 ADAMS/View 約束庫(kù)中的固 定副 （ Joint: Fixed） 圖標(biāo) ，參數(shù)選擇 2 Bod1 Loc 和 Normal To Grid。 37 （ 2）規(guī)律線圖 . （ 3） 結(jié)果分析 從上圖示可以發(fā)現(xiàn)，反映出來(lái)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律到運(yùn)行結(jié)束時(shí)能較平穩(wěn)地停下來(lái)，對(duì)機(jī)器的沖擊載荷較小。從課題的選擇到論文的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 最后對(duì)老師，同學(xué)和家人再次致以我最衷心的感謝！ 。 同 時(shí)，也向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友表示衷心的感謝， 謝謝你們四年來(lái)的關(guān)照與寬容，與你們一起走過(guò)的繽紛時(shí)代，將會(huì)是我一生最珍貴的回憶。 38 結(jié) 論 本文著重介紹了虛擬環(huán)境下三自由度并聯(lián)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)的運(yùn)動(dòng)建模和仿真。在 ADAMS/View 工作窗口中，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊油缸上的 移動(dòng)副，一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建出來(lái)，圖中顯亮的部分 為移動(dòng)驅(qū)動(dòng) 。 油缸與 調(diào)模板、拉桿與動(dòng)模板需要添加 。 33 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副、移動(dòng)驅(qū)動(dòng)、固定約束 （ 1） 選擇 ADAMS/View 約束庫(kù)中的旋 轉(zhuǎn)副 （ Joint: Revolute） 圖標(biāo) ，參數(shù)選擇 2 Bod1 Loc 和 Normal To Grid。此外還把一些起虛約束作用的32 機(jī)構(gòu)去掉。 ADAMS/Postprocessor 的主要特點(diǎn)是，采用快速高質(zhì)量的動(dòng)畫(huà)顯示，便于從可視化角度深入理解設(shè)計(jì)方案的有效性；使用樹(shù)狀搜索結(jié)構(gòu)，層次清晰，并可快速檢索對(duì)象；具有豐富的數(shù)據(jù)作圖、數(shù)據(jù)處理及文件輸出功能；具有靈活多變的窗口風(fēng)格，支持 多窗口畫(huà)面分割顯示及多頁(yè)面存儲(chǔ)；多視窗動(dòng)畫(huà)與曲線結(jié)果同步顯示，并可錄制成電影 文件；具有完備的曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：如均值、均方根、極值、斜率等；具有豐富的數(shù)據(jù)處理功能，能夠進(jìn)行曲線的代數(shù)運(yùn)算、反向、偏置、縮放、編輯和生成波特圖等；為光滑消隱的柔體動(dòng)畫(huà)提供了更優(yōu)的內(nèi)存管理模式；強(qiáng)化了曲線編輯工具欄功能；能支持模態(tài)形狀動(dòng)畫(huà)，模態(tài)形狀動(dòng)畫(huà)可記錄的標(biāo)準(zhǔn)圖形文件格式有： *.gif， *.jpg， *.bmp，*.xpm， *.avi 等；在日期、分析名稱、頁(yè)數(shù)等方面增加了圖表動(dòng)畫(huà)功能；可進(jìn)行幾何屬性的細(xì)節(jié)的動(dòng)態(tài)演示。 ADAMS/Solver 新版中對(duì)校正功能進(jìn)行了改進(jìn)，使得積分器能夠根據(jù)模型的復(fù)雜程度自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，仿真計(jì)算速度提高了 30%；采用新的 S12 型積分器（ Stabilized Index 2 intergrator），能夠同時(shí)求解運(yùn)動(dòng)方程組的位移和速度，顯著增強(qiáng)積分器的魯棒性，提高復(fù)雜系統(tǒng)的解算速度；采用適用于柔性單元 (梁、襯套、力場(chǎng)、彈簧 阻尼器 )的新算法，可提高 S12 型積分器的求解精度和魯棒性；可以將樣條數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成獨(dú)30 立文件使之管理更加方便，并且 spline 語(yǔ)句適用于各種樣條數(shù)據(jù)文件，樣條數(shù)據(jù)文件子程序還支持用戶定義的數(shù)據(jù)格式；具有豐富的約束摩擦特性功能，在 Translational, Revolute, Hooks, Cylindrical, Spherical, Universal 等約 束中可定義各種摩擦特性。 ADAMS/Solver 可以對(duì)剛體和彈性體進(jìn)行仿真研究。 29 圖 31 ADAMS/View 模塊 ADAMS/View 新版采用了改進(jìn)的動(dòng)畫(huà) /曲線圖窗口，能夠在同一窗口內(nèi)可以同步顯示模型的動(dòng)畫(huà)和曲線圖；具有豐富的二維碰撞副，用戶可以對(duì)具有摩擦的二維點(diǎn)－曲線、圓－曲線、平面－曲線、以及曲線－曲線、實(shí)體－實(shí)體等碰撞副自動(dòng)定義接觸力；具有實(shí)用的 Parasolid 輸入 /輸出功能，可以輸入 CAD 中生成的 Parasolid 文件，也可以把單個(gè)構(gòu)件、或整個(gè)模型、或在某一指定的仿真時(shí)刻的模型輸出到一個(gè) Parasolid文件中；具有新型數(shù)據(jù)庫(kù)圖形顯示功能，能夠在同一圖形窗口內(nèi)顯示模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇某一構(gòu)件或約束 (運(yùn)動(dòng)副或力 )后顯示與此項(xiàng)相關(guān)的全部數(shù)據(jù)；具有快速繪圖功能，繪圖速度是原版本的 20倍以上；采用合理的數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)向器，可以在一次作業(yè)中利用一個(gè)名稱過(guò)濾器修改同一名稱中多個(gè)對(duì)象的屬性，便于修改某一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的名稱及其說(shuō)明內(nèi)容；具有精確的幾何定位功能，可以在創(chuàng)建模型的過(guò)程中輸入對(duì)象的坐標(biāo)、精確地控制對(duì)象的位置；多種平臺(tái)上采 用統(tǒng)一的用戶界面、提供合理的軟件文檔；支持 lntel Windows NT 平臺(tái)的快速圖形加速卡，確保 ADAMS/View 的用戶可以利用高性能 OpenGL 圖形卡提高軟件的性能；命令行可以自動(dòng)記錄各種操作命令，進(jìn)行自動(dòng)檢查。 ADAMS/View 采用簡(jiǎn)單的分層方式完成建模工作。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開(kāi)發(fā)工具，其開(kāi)放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的二次開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)。根據(jù)1999 年機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析軟件國(guó)際市場(chǎng)份額的統(tǒng)計(jì)資料， ADAMS 軟件銷(xiāo)售總額近8千萬(wàn)美元、占據(jù)了 51%的份額。最終，我們將全部的零件組裝在一起，構(gòu)成一個(gè)并聯(lián)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體模型。作完一個(gè)剖面后，增加 Zj，再重復(fù)同樣方法，直到 Zj由 Zmin 變化到 Zmax為止，這樣就可求出并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)測(cè)頭的整個(gè)工作空間邊界。當(dāng)求得一個(gè)邊界點(diǎn)后，令極線的極角增加 Δφ，再按上述方法搜索出另一個(gè)邊界點(diǎn)。這些邊界曲線的集合就可構(gòu)成一個(gè)完整