空间rcpprr机构机构的运动与仿真大学学位论文.doc

空间RCPPRR机构机构的运动分析与仿真 摘要：本文介绍了空间六杆RCPPRR机构的理论设计，其目的是研究空间闭链六杆机构的运动特性，主要使用方向余弦矩阵分析空间机构RCPPRR的位置，运用MATLAB进行矩阵计算，再运用三维数字（UG）建模、装配、仿真。通过MATLAB的计算和三维数字的运动仿真验证了其结果与理论结果相一致，为今后的实践创新提供理论指导。 关键词：空间六杆机构（RCPPRR）;方向余弦矩阵；MATLAB；UG仿真 Kinematical Analysis and Simulation of RCPPRR Spatial Mechanism Abstract: The paper introduced the theoretical design of spatial six-link RCPPRR mechanism, whose purpose is to study the motion characteristics of the spatial closed chain six-link mechanism, using the direction cosine matrix to analyze the position of spatial mechanism RCPPRR , using the MATLAB to calculate the matrix, and using UG to set up modal, assemble and simulate. According to the calculation of the MATLAB and the motion simulation of 3D, it is proved that the result and the theory are consilient, which will provide the theoretical guidance for the practice and innovation henceforth . Key words: spatial six-link (RCPPRR) mechanism; The direction cosine matrix; MATLAB; Simulation of UG 1 引言 机构的本质是执行机械运动的装置，机构创新设计的首要目标是设计出能够满足预期运动规律的新机构。随着社会科技的迅速发展和进步，现代机构日益向着高精度、高速度、高效率、自动化、低振动及低噪音的方向发展。空间机构属于连杆机构的一种，广泛运用于轻工业和重工业之中，比如：缝纫机、制鞋机、纺织机、农用机械、工业机械人、汽车、飞机等。目前，不管是工业中的生产机器，还是机械产品都向着自动化方向发展。机构的运动分析，其主要目的是通过分析机构的运动参数和位移参数，确定机构的结构数据达到设计要求。本文为空间RCPPRR机构的理论分析，其主要目的有以下几点： （1） 在分析机构时，要理解和掌握空间机构的基本概念； （2） 在设计机构时，需要分析机构的矩阵及运用MATLAB计算出机构的运动参数； （3） 为了确定构件的行程，需要运用UG运动仿真。 关于空间机构的理论设计分析，其意义主要是通过理论的研究，探讨出机构的可行性方案，以及改进原有机械机构中存在的不足和缺陷。例如平面连杆机构的惯性力难平衡，容易产生动载荷；积累误差大，效率低；占用空间大等缺点。然而，空间机构有结构紧凑、运动多样、工作灵活可靠、占用空间小、效率高等优点。本文介绍了用方向余弦矩阵、MATLAB矩阵计算、UG运动仿真，对空间RCPPRR机构进行分析设计。 2 空间机构的运动分析 2.1 空间机构的简介 2.1.1 空间机构的基本概念 构件：机构中能作相对运动的刚体，其构件可以是一个零件，也可以是几个零件刚性连成。 机构：机构是由构件组成的系统，用来传递运动或力的装置。 运动副：两个构件即保持接触又容许相对运动的几何连接。在运动副中，随着接触几何形状的不同，两个构件间的相对运动，称为运动副的自由度f，其中f=1～5。 各类运动副类型：相对运动为转动的运动副，称为转动副，用R表示，属于Ⅰ类副；相对运动为移动的运动副，称为移动副，用P表示，属于Ⅰ类副；沿着轴线即能移动又能转动的运动副，称为圆柱副，用C表示，属于Ⅱ类副。 2.1.2 机构的自由度 空间机构的自由度f=1,运动副的结构形式为Ⅰ类～Ⅴ类。从而空间机构的自由度计算可按下式表达式： F=6n﹣5P1﹣4P2﹣3P3﹣2P4﹣P5 式中 n——活动构件数； ——i类运动副的数。 空间RCPPRR机构的自由度计算： F=6×5﹣5×5﹣4×1=1 因此，该机构只