高等機(jī)構(gòu)學(xué)07動(dòng)力學(xué)課件

《高等機(jī)構(gòu)學(xué)》YSU燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院《高等機(jī)構(gòu)學(xué)》YSU螺旋理論基礎(chǔ)基于螺旋理論的自由度分析原理空間機(jī)構(gòu)的位置分析運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)原理空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基于約束螺旋理論的并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合空間機(jī)構(gòu)的奇異分析本門課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容螺旋理論基礎(chǔ)本門課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究目的1、合理地確定各驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)功率。2、解決對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制問題（力控制）。動(dòng)力學(xué)問題分類1、動(dòng)力學(xué)正問題：已知,求解、、。2、動(dòng)力學(xué)逆問題：已知、、，求解。該P(yáng)PT內(nèi)容主要摘自哈爾濱工業(yè)大學(xué)何景峰老師課件空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究目的該P(yáng)PT內(nèi)容主要摘自哈爾濱工業(yè)大學(xué)何景空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)主要研究方法1、拉格朗日方程法：通過動(dòng)、勢(shì)能變化與廣義力的關(guān)系，建立機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程。2、牛頓—?dú)W拉方程法：用構(gòu)件質(zhì)心的平動(dòng)和相對(duì)質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)表示機(jī)器人構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，利用動(dòng)靜法建立基于牛頓—?dú)W拉方程的動(dòng)力學(xué)方程。3、凱恩方程法：引入偏速度概念，應(yīng)用矢量分析建立動(dòng)力學(xué)方程。4、虛功原理法：將機(jī)構(gòu)看做一個(gè)整體，從能量守恒的角度建立動(dòng)力學(xué)方程?？臻g機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)主要研究方法空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究方向1、單剛體動(dòng)力學(xué)研究負(fù)載質(zhì)量大，支腿質(zhì)量、慣量占很小比例，可忽略支腿慣量影響?？臻g機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究方向單剛體動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)平臺(tái)質(zhì)量為重力加速度為均為二力桿，出力方向沿著支腿軸線單剛體動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)平臺(tái)質(zhì)量為均為二力桿，牛頓方程：寫成矩陣形式：重力慣性力支腿推力平移運(yùn)動(dòng)的牛頓方程單剛體動(dòng)力學(xué)牛頓方程：寫成矩陣形式：重力慣性力支腿推力平移運(yùn)動(dòng)的牛頓方程歐拉方程：寫成矩陣形式：其中,單剛體動(dòng)力學(xué)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的歐拉方程歐拉方程：寫成矩陣形式：其中,單剛體動(dòng)力學(xué)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的歐拉方程單剛體動(dòng)力學(xué)牛頓方程：歐拉方程：牛頓-歐拉方程：慣量矩陣（Inertiamatrix），6×6科氏力和向心力項(xiàng)（Coriolis，centripetalforce），6×1重力項(xiàng)（Gravity），6×1單剛體動(dòng)力學(xué)牛頓方程：歐拉方程：牛頓-歐拉方程：慣量矩陣（I動(dòng)力學(xué)研究方向2、多剛體動(dòng)力學(xué)研究負(fù)載質(zhì)量小，支腿質(zhì)量、慣量占有相當(dāng)比重，需要考慮支腿慣量影響?？臻g機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究方向空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)多剛體動(dòng)力學(xué)支腿質(zhì)量與慣量的影響：1、平移運(yùn)動(dòng)：活塞桿；2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：活塞桿及缸筒；

（不考慮活塞桿自轉(zhuǎn)）多剛體動(dòng)力學(xué)支腿質(zhì)量與慣量的影響：支腿角速度多剛體動(dòng)力學(xué)上鉸點(diǎn)的矢量方程分別對(duì)兩邊求導(dǎo)有：支腿角速度多剛體動(dòng)力學(xué)上鉸點(diǎn)的矢量方程分別對(duì)兩邊求導(dǎo)兩邊叉乘：對(duì)多剛體動(dòng)力學(xué)支腿角速度支腿角速度：兩邊叉乘：對(duì)多剛體動(dòng)力學(xué)支腿角速度支腿角速度：多剛體動(dòng)力學(xué)支腿速度活塞桿質(zhì)心速度為：代入多剛體動(dòng)力學(xué)支腿速度活塞桿質(zhì)心速度為：代入多剛體動(dòng)力學(xué)其中活塞桿質(zhì)心速度為：活塞桿質(zhì)心加速度為：其中多剛體動(dòng)力學(xué)其中活塞桿質(zhì)心速度為：活塞桿質(zhì)心加速度為：其中多剛體動(dòng)力學(xué)缸筒質(zhì)心速度：缸筒質(zhì)心加速度：多剛體動(dòng)力學(xué)缸筒質(zhì)心速度：缸筒質(zhì)心加速度：多剛體動(dòng)力學(xué)力的變換：活塞桿平移慣性力：將其轉(zhuǎn)化到上鉸點(diǎn)處：活塞桿和活塞重力：多剛體動(dòng)力學(xué)力的變換：活塞桿平移慣性力：將其轉(zhuǎn)化到上鉸點(diǎn)處：對(duì)支腿列歐拉方程：轉(zhuǎn)化到上鉸處：多剛體動(dòng)力學(xué)對(duì)支腿列歐拉方程：轉(zhuǎn)化到上鉸處：多剛體動(dòng)力學(xué)Kane方程：轉(zhuǎn)化支腿慣性力到工作空間中：總的慣性力：主動(dòng)力：多剛體動(dòng)力學(xué)Kane方程：轉(zhuǎn)化支腿慣性力到工作空間中：總的慣性力：主動(dòng)力其中，質(zhì)量陣：科氏力項(xiàng)：重力項(xiàng)：多剛體動(dòng)力學(xué)方程：多剛體動(dòng)力學(xué)其中，質(zhì)量陣：科氏力項(xiàng)：重力項(xiàng)：多剛體動(dòng)力學(xué)方程：多剛體動(dòng)力《高等機(jī)構(gòu)學(xué)》YSU燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院《高等機(jī)構(gòu)學(xué)》YSU螺旋理論基礎(chǔ)基于螺旋理論的自由度分析原理空間機(jī)構(gòu)的位置分析運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)原理空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基于約束螺旋理論的并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合空間機(jī)構(gòu)的奇異分析本門課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容螺旋理論基礎(chǔ)本門課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究目的1、合理地確定各驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)功率。2、解決對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制問題（力控制）。動(dòng)力學(xué)問題分類1、動(dòng)力學(xué)正問題：已知,求解、、。2、動(dòng)力學(xué)逆問題：已知、、，求解。該P(yáng)PT內(nèi)容主要摘自哈爾濱工業(yè)大學(xué)何景峰老師課件空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究目的該P(yáng)PT內(nèi)容主要摘自哈爾濱工業(yè)大學(xué)何景空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)主要研究方法1、拉格朗日方程法：通過動(dòng)、勢(shì)能變化與廣義力的關(guān)系，建立機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程。2、牛頓—?dú)W拉方程法：用構(gòu)件質(zhì)心的平動(dòng)和相對(duì)質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)表示機(jī)器人構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，利用動(dòng)靜法建立基于牛頓—?dú)W拉方程的動(dòng)力學(xué)方程。3、凱恩方程法：引入偏速度概念，應(yīng)用矢量分析建立動(dòng)力學(xué)方程。4、虛功原理法：將機(jī)構(gòu)看做一個(gè)整體，從能量守恒的角度建立動(dòng)力學(xué)方程?？臻g機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)主要研究方法空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究方向1、單剛體動(dòng)力學(xué)研究負(fù)載質(zhì)量大，支腿質(zhì)量、慣量占很小比例，可忽略支腿慣量影響?？臻g機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究方向單剛體動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)平臺(tái)質(zhì)量為重力加速度為均為二力桿，出力方向沿著支腿軸線單剛體動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)平臺(tái)質(zhì)量為均為二力桿，牛頓方程：寫成矩陣形式：重力慣性力支腿推力平移運(yùn)動(dòng)的牛頓方程單剛體動(dòng)力學(xué)牛頓方程：寫成矩陣形式：重力慣性力支腿推力平移運(yùn)動(dòng)的牛頓方程歐拉方程：寫成矩陣形式：其中,單剛體動(dòng)力學(xué)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的歐拉方程歐拉方程：寫成矩陣形式：其中,單剛體動(dòng)力學(xué)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的歐拉方程單剛體動(dòng)力學(xué)牛頓方程：歐拉方程：牛頓-歐拉方程：慣量矩陣（Inertiamatrix），6×6科氏力和向心力項(xiàng)（Coriolis，centripetalforce），6×1重力項(xiàng)（Gravity），6×1單剛體動(dòng)力學(xué)牛頓方程：歐拉方程：牛頓-歐拉方程：慣量矩陣（I動(dòng)力學(xué)研究方向2、多剛體動(dòng)力學(xué)研究負(fù)載質(zhì)量小，支腿質(zhì)量、慣量占有相當(dāng)比重，需要考慮支腿慣量影響?？臻g機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究方向空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)多剛體動(dòng)力學(xué)支腿質(zhì)量與慣量的影響：1、平移運(yùn)動(dòng)：活塞桿；2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：活塞桿及缸筒；

（不考慮活塞桿自轉(zhuǎn)）多剛體動(dòng)力學(xué)支腿質(zhì)量與慣量的影響：支腿角速度多剛體動(dòng)力學(xué)上鉸點(diǎn)的矢量方程分別對(duì)兩邊求導(dǎo)有：支腿角速度多剛體動(dòng)力學(xué)上鉸點(diǎn)的矢量方程分別對(duì)兩邊求導(dǎo)兩邊叉乘：對(duì)多剛體動(dòng)力學(xué)支腿角速度支腿角速度：兩邊叉乘：對(duì)多剛體動(dòng)力學(xué)支腿角速度支腿角速度：多剛體動(dòng)力學(xué)支腿速度活塞桿質(zhì)心速度為：代入多剛體動(dòng)力學(xué)支腿速度活塞桿質(zhì)心速度為：代入多剛體動(dòng)力學(xué)其中活塞桿質(zhì)心速度為：活塞桿質(zhì)心加速度為：其中多剛體動(dòng)力學(xué)其中活塞桿質(zhì)心速度為：活塞桿質(zhì)心加速度為：其中多剛體動(dòng)力學(xué)缸筒質(zhì)心速度：缸筒質(zhì)心加速度：多剛體動(dòng)力學(xué)缸筒質(zhì)心速度：缸筒質(zhì)心加速度：多剛體動(dòng)力學(xué)力的變換：活塞桿平移慣性力：將其轉(zhuǎn)化到上鉸點(diǎn)處：活塞桿和活塞重力：多剛體動(dòng)力學(xué)力的變換：活塞桿平移慣性力：將其轉(zhuǎn)化到上鉸點(diǎn)處：對(duì)支腿列歐拉方程：轉(zhuǎn)化到上鉸處：多剛體動(dòng)力