2-PRU-PRRPa并联机构运动学分析与性能优化

作     者：张伟中 冯邵江 袁鑫宏 孙鹏 杨超 鹿业波 ZHANG Weizhong;FENG Shaojiang;YUAN Xinhong;SUN Peng;YANG Chao;LU Yebo

作者机构：浙江理工大学机械工程学院杭州310018 浙江机电职业技术大学自动化学院杭州310053 浙江工业大学机械工程学院杭州310032 嘉兴大学机械工程学院嘉兴314001 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2025年第56卷第1期

页      面：497-506页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52105037) 浙江省自然科学基金项目(ZCLTGY24E0502) 浙江机电职业技术大学科教融合项目(A027121103、A027122203) 

主　　题：并联机构 运动学分析 性能优化 尺度综合 

摘      要：两转一移三自由度并联机构在五轴混联加工装备上应用广泛。受到具有优异性能的商用Exechon并联机构设计的启发,本文提出了一种具有平行四边形子闭环结构分支的2-PRU-PRRPa并联机构。采用螺旋理论分析自由度,求解得到该机构具有2个转动和1个移动自由度。基于闭环矢量法建立了2-PRU-PRRPa并联机构运动学模型,建立驱动关节输入与动平台末端输出之间的映射关系。考虑驱动行程以及奇异位形,采用搜索法对2-PRU-PRRPa并联机构工作空间进行求解。对并联机构运动学方程进行微分得到了机构速度方程,并且基于速度雅可比矩阵分析机构输入、输出与混合奇异位型。根据运动/力传递指标对机构性能进行评价,得到了机构传递性能分布图谱。以优质传递空间优化为目标,基于空间模型法对2-PRU-PRRPa并联机构进行尺度综合。研究结果对五轴混联加工装备研制具有参考价值。