机械工程学报

作者：王森, 宋敬伟, 李浩然, 李仕华

单位：1. 燕山大学河北省并联机器人与机电系统重点实验室 秦皇岛 066004;2. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004

关键词：混联机构,刚度,铰链间隙,柔度矩阵,概率统计模拟；

基金：国家自然科学基金(52275032)、河北省自然科学基金(E2022203077)、河北省重点研发项目(22371801D)和中央政府引导地方科技发展基金(246Z1818G)资助项目。

针对现有混联机构刚度模型考虑因素不全面，缺乏统一的刚度模型，提出了考虑驱动刚度、杆件变形、冗余驱动和铰链间隙的混联机构静刚度建模方法，建立了全局静刚度模型。首先，提出了具有高刚度的混联机构新构型，并推导出了机构各支链约束力。考虑驱动刚度和杆件变形，基于柔度矩阵叠加法，得到理想铰链时混联机构的整体刚度矩阵。然后，提出含铰链间隙支链偏移量判别准则，根据各支链所受约束力分析含铰链间隙的支链偏移情况，基于虚功原理，建立铰链间隙与机构末端变形的映射关系。通过蒙特卡洛法解决由支链约束力耦合引起的间隙铰链偏移值建模误差问题，得到了机构末端刚度分布图。最后，以4CPR-PPP/2UPR-RR-2RPU+R含间隙混联机构为例，通过有限元对该机构进行刚度仿真，研究结果表明，提出的高精度刚度建模方法是正确的，对应用于重载领域的含间隙混联机构的刚度预测具有重要意义。

来源：2025年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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