三自由度并联包装机构静动态特性建模与分析

董 旭 高铁红

(1. 北华航天工业学院机电工程学院，河北 廊坊 065000；2. 河北工业大学机械工程学院，天津 300130)

并联机构由于具有结构刚度大、运动精度高、控制相对容易、结构较为紧凑、运动惯性小等特点，被广泛应用于食品工业目标抓取、分拣、包装等方面。随着食品包装技术的发展，对并联包装机构的设计和应用逐渐提出了更高的要求，因此在设计阶段进行机构性能仿真分析具有重要的实际应用价值[1]。并联机构性能的研究主要体现在静刚度、低阶模态特性、动力学[2]等方面，集中应用了解析计算、软件仿真、工程试验等方法[3-8]。耿明超等[9]基于虚功原理分析了4UPS/UPR并联机构刚度；付红栓等[10]应用Lagrange方程建立了三自由度并联机构动力学模型，依托仿真软件求得了机构驱动环节的驱动力。钱太利等[11]依据并联机构杆件受力方式确定了应力最大位置，并研究了一类典型并联机构柔性杆件动态特性。张洪等[12]在柔顺变形情况下建立了3T并联机构弹性动力学方程并进行了仿真。吴超宇等[13]利用虚功原理建立了直线驱动型并联机器人反向动力学模型，并分析了各运动部件的广义力及其影响因素。Geethapriyan等[14]、Cretescu等[15]、Lu等[16]对三自由度并联机构进行了静力学、运动学、动力学建模与仿真。上述研究主要应用了Lagrange法、牛顿—欧拉法、凯恩法、虚功原理等理论建模方法与软件仿真方法研究机构性能，且大部分是将构件按照纯刚体对待，较少考虑构件的弹性变形与刚柔耦合因素。文章拟针对3-HUU型并联机构，在确定其静刚度以及低阶模态特性基础上，建立机构刚柔耦合动力学模型。……