并联机构受到的主动力包括外部载荷、重力、驱动力等。在工程应用中,机构受到的实际载荷一般为复合六维力矢量,可简化为过动平台几何中心的力和力矩。由于已经在第三章中求得了各构件在定坐标系下的速度、角速度、加速度及角加速度,下面将利用牛顿第二定律和欧拉方程建立各杆件在定坐标系下的动力学平衡方程。
长连杆与动平台以转动副连接,受到动平台的作用力为三个力和两个力矩,与驱动杆以虎克铰链连接,受到驱动杆的作用力为三个力和一个力矩。机构运动时,长连杆做空间平面运动,运动产生三维惯性力和一维惯性力矩。
3-CUR并联机构的驱动杆一端和滚珠花键链接,被伺服电机驱动,可以沿滚珠花键轴移动和转动,输入角度为定值时,驱动端受到二个力和三个力矩;另一端和长连杆通过虎克铰链连接,所以受到三个力和一个力矩。机构运动过程中,驱动杆产生三维惯性力及一维惯性力矩。
Adams软件可以对虚拟样机进行运动学、静力学、动力学分析,利用Adams软件验证3-CUR机构的动力学模型,虚拟样机分析步骤为:
- 将三维模型导入到Adams软件中
- 定义杆件材料,添加运动副、约束
- 在动平台上给定运动轨迹,同式(5-20),同时测得输入副转动角度曲线
- 去掉动平台上施加的轨迹函数,在输入副上添加驱动电机,将测得的转动角度曲线作为驱动曲线
- 点击simulationcontrol按钮,设定时间12秒,步长200,开始仿真
通过Adams后处理模块,得到3-CUR并联机构的三个驱动力矩随时间的变化曲线如图。对比可知,仿真得到的驱动力矩曲线和通过动力学模型求解的驱动力矩曲线一一对应,完全相同,由此可知建立的3-CUR并联机构的动力学模型是正确的。
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