基于球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的換檔機(jī)械手換檔力分析?

黃金鳳，楊 超

（河北聯(lián)合大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，河北 唐山 063009）

1 非對稱直線內(nèi)副驅(qū)動并聯(lián)換檔機(jī)械手結(jié)構(gòu)

換檔機(jī)械手需要使變速器換檔桿末端實(shí)現(xiàn)“王”字運(yùn)動，本文提出了一種二自由度非對稱直線內(nèi)副驅(qū)動的球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動，其實(shí)體模型如圖1 所示。其中，n0為平行于伸縮桿L1的向量，n1為平行于伸縮桿L3的向量，n2為運(yùn)動副S1球殼的向量方位，n3為平行于伸縮桿L2的向量，n4為運(yùn)動副S2球殼的方位。該機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：①具有兩條UPS主動鏈和一條約束鏈，呈非對稱分布，其中移動副分布在虎克鉸鏈和球副之間；②主動鏈以移動副作為驅(qū)動，通過虎克鉸與定平臺連接，約束鏈為變速器操縱機(jī)構(gòu)的換檔桿；③并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動平臺集中為空間一點(diǎn)，經(jīng)過運(yùn)動仿真可知換檔桿末端的運(yùn)動軌跡為一球面，所以換檔桿末端的運(yùn)動可以看成是繞換檔桿與換檔器連接點(diǎn)在X，Y兩個方向上的轉(zhuǎn)動。

圖1 中，換檔機(jī)械手機(jī)構(gòu)的兩個移動副為整個機(jī)構(gòu)的驅(qū)動副，采用電動缸驅(qū)動，通過兩個驅(qū)動桿聯(lián)動來完成所需的換檔動作。

圖2 為并聯(lián)機(jī)械手的換檔軌跡。工作時換檔機(jī)械手末端在相鄰檔位的換檔軌跡為4段長曲線（圖2 中實(shí)線），這和投影在下面檔位“王”字（圖2 中虛線）相對應(yīng)，末端繞換檔桿與換檔器連接點(diǎn)在X，Y兩個方向上的轉(zhuǎn)動，因此會出現(xiàn)圖2 中1－2、3－4、5－R三條沿Y方向的曲線和一條沿X方向的K1－K2曲線，這些曲線即為動平臺所在點(diǎn)的運(yùn)動軌跡。

2 并聯(lián)換檔機(jī)械手力學(xué)分析

通常并聯(lián)機(jī)構(gòu)的移動速度較低，慣性力對機(jī)構(gòu)性能的影響不大，因此靜力學(xué)特性成為并聯(lián)機(jī)構(gòu)性能的重要體現(xiàn)。……