【文章內(nèi)容簡介】 ） 對于任一基本回路數(shù)為 v 的運動鏈，可視為由單開鏈 (SOC)依次聯(lián)接而成：第一個SOC 兩端封閉構成第一個基本回路，第二 SOC 的兩端構件聯(lián)接在第一基本回路上，構成第二個基本回路。按照該規(guī)則，第 j 個 SOC 的兩端構件，應該是聯(lián)接在第 ? ?1?j 個基本回路的運動鏈上，構成第 j 個基本 回路。直到所有基本回路構造完畢。該結構和基本回路的分析過程可以表示為 ? ? ? ?? ??? ??vj jjS O CkvFKC 1, 式中的 ? ?kvFKC , 是指多回路機構，其中括弧內(nèi)分別表示其自由度，基本回路數(shù)和多回路之間的耦合度。 j? 是第 j 個 SOC 對機構的約束度。由此可知，基本回路數(shù)河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 13 為 v 的機構可視為由 v 個 SOC 依次聯(lián)接而成，則第 j 個 SOC 對機構的約束度可以表示為： ????????????????????????????,3,2,101,2,3,4,501jjjmijjjjj If ? （ 13） 由（ 11）（ 12）（ 13）可求出機構耦合度，耦合度 K的物理意義為： (1)當耦合度 K=0 時，各回路運動學與動力學分析可以依次單獨求解； (2)當耦合度 K0 時，運動學和機構動力學分析的時候需要聯(lián)立多個回路求解，耦合度的大小就是所需聯(lián)立方程組的最低維數(shù)。 六自由度機構組合方案與耦合度 K的值： 表 22 組合方案耦合度計算結果 序號 1 2 3 4 5 6 k值及控制解耦性 6A 3C 3D 3E 3F 2A⊕ 2C k=4 無 k=1 無 k=2 無 k=1 無 k=2 無 k=2 無 序號 7 8 9 10 11 12 k值及控制解耦性 2A⊕ 2D 2A⊕ 2E 2A⊕ 2F 4A⊕ C 4A⊕ D 4A⊕ E k=2 無 k=2 無 k=2 無 k=2 無 k=3 無 k=2 無 序號 13 14 15 16 17 18 k值及控制解耦性 4A⊕ F G⊕ 3A G⊕ C⊕ A G⊕ D⊕ A G⊕ E⊕ A G⊕ F⊕ A k=3 無 k=2 部分 k=0 部分 k=1 部分 k=0 部分 k=1 部分 由上表可得出，耦合度最弱的機構組成有兩種，即編號 15 和 17，但編號 17 中的支鏈 E的結構穩(wěn)定性較低，復雜程度偏高，不適合并聯(lián)減振機構支鏈的類型。所以經(jīng)計算分析決定選取編號 15的機構類型。如下圖所示： 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 14 圖 24 GCA組合機型 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 15 3 機構運動學分析及三維設計 鑒于穩(wěn)定性考慮，上面的動平臺 3球鉸接等間距分布在在同一外圓上；下面的靜平臺 6 球鉸接不等間距地分布在同一外圓 12個等分點上。 圖 31 機構簡圖 需要計算出 兩個外圓半徑 r r2，支鏈的穩(wěn)態(tài)長度 L以及上平臺高度 h。 分別建立坐標系如上圖所示，兩坐標系位置對應平行。下平臺靜坐標系 Oxyz的原點為中心， x 軸通過球鉸接于點 A1， y 軸通過球鉸接喻點 A2 和 A6， z 軸垂直于下平臺平面。上平臺中心 P 為動坐標系 Puvw 原點，且 PB PB PB3 延長線均與下平臺外接圓 12等分點相交。 下平臺某球鉸接點在靜坐標系中的坐標為 )6,...,2,1( ?iAi ，上平臺球鉸接點在動坐標系中的坐標為 )3,2,1(39。 ?jBj ，在靜坐標系中的坐標為 jB 。上平臺繞靜坐標系三軸轉角分別為 ? 、 ? 和 ? 。則靜坐標系 Oxyz 到動坐標系 Puvw的 DH矩陣 T為： ??????? IO PRT （ 14） 位置矩陣： ? ?TPPP zyxT ? ； 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 16 旋轉矩陣： ??????????????????????????????????????????????ccssccscscsscsssscccssccsscccR； 透視矩陣： ? ?000?O ； 比例矩陣： ??1?I 。 上平臺各球鉸接點在靜坐標系中的坐標為： ????????????? 11 39。jj BTB （ 15） 各支鏈長度為： ? ? ? ? ? ?? ?21222BjAiBjAiBjAijiijzzyyxxBAL??????? （ 16） 當 1?j 時， 1?i ；當 2?j 時， 32，?i ；當 3?j 時， 654 ，?i ，由式（ 14），（ 15），（ 16）可求出并聯(lián)機構位置反解。取 r1=， r2=，則解得 L1=31cm，L2=， L3=， L4=， L5=31cm， L6=， h=33cm。 利用專業(yè)三維建模軟件 UG 來進行模型的建立，根據(jù)運動學分析結果，對各部件進行初步建模。該并聯(lián)減振機構包含多個零部件，比如：上平臺 S1，下平臺 S2，長連桿 C1，短連桿 C2，彈性阻尼連桿 C3，球鉸接 Q。其中彈性阻尼連桿由彈簧和連桿組成。 為了裝配方便且便于仿真時候約束的添加考慮，將球鉸接與上、下平臺分別求和組成一個部件。 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 17 圖 32 球鉸接 圖 33 上平臺 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 18 圖 34 下平臺 圖 35 連桿 裝配效果如下： 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 19 圖 36 裝配效果 a 為了在 UG 導入 ADAMS 時候，方便約束的添加，將彈簧去除后并將上下平臺的厚度減小，裝配效果如下： 圖 37 裝配效果圖 b 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 20 4 振動仿真分析 ADAMS 由 UG導入 ADAMS需要通過文件格式轉換，首先將 UG模型導出為 parasolid格式，然后將此文件導入 ADAMS VIEW 中。 導入 ADAMS 效果圖為： 圖 41 ADAMS效果圖 需對該模型施加相應運動副約束，如下圖所示，所包含的約束種類為：球副，移動副。連桿的上下兩部分之間添加的是移動副約束，自由度為 1；上、下平臺與各球鉸接為同一 PART，所以不需要額外添加固定約束；各桿與上、下平臺的球鉸接之間添加旋轉球副，自由度為 3；上下兩連桿在相對運動的同時還受到彈簧的阻尼作用，河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 21 暫設置彈簧參數(shù) K= N/mm , C= s/mmN? 圖 42 ADAMS約束效果圖 需要對下平臺施加外力激勵，通過施加不同的激勵來測試系統(tǒng)的減振性能。根據(jù)實際情況考慮，外力激勵的種類 大致分為穩(wěn)態(tài)激勵和瞬態(tài)激勵。穩(wěn)態(tài)激勵相當于汽車在平直的路面上行駛時的振動源，瞬態(tài)激勵相當于汽車通過減速帶時的振動源。穩(wěn)態(tài)激勵設為正弦函數(shù)，其格式為： m*sin（ n*d*time） ,通過設置不同的 m、 n 來產(chǎn)生不同的正弦激勵；瞬態(tài)沖擊可通過設置不同時間節(jié)點上加速度、角加速度數(shù)值來實現(xiàn) ,數(shù)值設置如下表所示： 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 22 表 41 瞬態(tài)沖擊節(jié)點表 時間節(jié)點 (s ) 0 加速度 ( 2s/m ) 0 0 0 角加速度 ( 2s/rad ) 0 0 0 正弦穩(wěn)態(tài)激勵函數(shù)如下： 圖 43 穩(wěn)態(tài)函數(shù)設置 瞬態(tài)激勵函數(shù)如下： 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)設計說明書 23 圖 44 瞬 態(tài)函數(shù)設置 振動仿真 分別對并聯(lián)減振機構進行穩(wěn)態(tài)振