空间机构具有机构紧凑、运动灵活多样的特点,在工业机械中具有广泛的应用,例如:机械臂在自动化生产车间具有广泛的应用,主要由主体机构结构设计、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
产品设计过程中,机构、结构设计是前提,驱动系统和控制系统是决定产品智能、易用的重要保障。在产品设计过程中,应当对国内外资料进行充分的调研、归纳以及整理,确定产品总体方案。
为简化传动机构的设计过程,控制系统常采用伺服电机作为动力源,直接驱动空间连杆原动件进行姿态控制。在本节中主要是针对RSSR空间连杆机构进行运动学和动力学分析,为伺服控制提供理论参考依据,为后续优化设计提供基础,使得产品设计从可行性方案到优化设计方案的过渡。
由于RSSR空间连杆机构在现实生活中应用广泛,国内外具有大量的文献研究该机构的输入输出特性,本部分建立输入输出之间的关系,采用MATLAB编写相应的程序,建立各杆长与输出转角之间的函数关系,为后续优化设计提供基础。
各参数含义:
m 原动杆QA的长度
l 杆AB的长度
n 从动杆OB的长度
h 原动杆与从动杆转轴高度差
β 原动杆与从动杆转轴之间的夹角
p 从动杆到转轴的长度
q 原动杆到转轴的长度
θ 原动杆1的转角,输入角
φ 从动杆3的转角,输出角
采用解析法对空间连杆机构分析时,可以通过矢量回转法和旋转矩阵法建立RSSR空间连杆机构的数学模型:对于旋转矩阵法来说,通过坐标变换,得到A、B两点矩阵法表述的坐标,基于连杆AB杆长的约束建立数学方程,得到输入角与输出角之间函数关系。
程序源码
代码语言:javascript复制clear all;clc
% 根据具体情况输入RSSR空间机构相关参数(主要包含m、n......相关参数以及原动件转角)
sita=90-yuandongjiao;
a=-cosd(beta)*sind(sita) (q./m)*sind(beta);
b=-(h/m)-cosd(sita);
c=(-p*sind(beta).*sind(sita) h*cosd(sita))/n (-l*l m*m n*n h*h p*p q*q-2*p*p*q*q*cosd(beta))/(2*m*n);
fai1=2*atand((a sqrt(a.*a b.*b-c.*c))./(b-c));
fai2=2*atand((a-sqrt(a.*a b.*b-c.*c))./(b-c));
fai=90 fai2;
plot(yuandongjiaofai,'g')