第61卷第3期Vol.61No.32023年3月March2023农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING0引言相较于串联机构，少自由度的并联机构具有高承载、高刚度及高精度等优点[1-3]。其中，在工业领域内，两转一移（2R1T）的并联机构得到了广泛应用，如Z3主轴头[4]，Exechon机器人[5-6]和运动模拟器[7]等。Exechon机器人由三自由度的2-UPR-SPR机构和二自由度的PR串联头组成（P表示移动副，U表示万向副，R表示转动副，S表示球铰）。该机构因其关节数目少，有高精度和高刚度的优点，而被广泛关注。但是，该机构的2-UPR-SPR机构是内副驱动，在运动过程中，P副的导轨也实时变化，这就导致该机构的运动质量大，对机构的刚度造成一定的影响。为了能有效地解决2-UPR-SPR并联机构存在的刚度性能的问题，在保证机构关节数和自由度不变的情况下，张伟中等[8]提出2-PUR-PSR并联机构，2-PUR-PSR属于RPR机构。2-PUR-PSR并联机构因其具有减少机构运动质量、提高结构刚度的优良性能，在工业工程上有不错的应用前景。本文在现有的2-PUR-PSR并联机构的基础上，提出一种具有2R2T的4自由度2-PUR-PSPR并联机构。该机构具有绕轴线平行X轴的转动自由度RX、绕轴线平行Y轴的转动自由度RY、沿Y轴的移动自由度TY和沿Z轴的移动自由度TZ的两转两移（2R2T）4自由度，且该机构既有移动外副也有移动内副，故该机构的动平台具备大姿态转动的性能，若扩大并联机构沿Y轴方向的移动范围，则该2-PUR-PSR并联机构有较大的工作空间。在SolidWorks软件中对本文提出的2-PUR-PSPR并联机构进行三维建模，然后运用黄真等[9]提出的螺旋理论和修正的Kutabach-Crübler公式计doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2023.03.0302-PUR-PSPR并联机构的运动学与有限元分析刘佳莉，许勇，董飞（201620上海市上海工程技术大学机械与汽车工程学院）[摘要]设计了一种2R2T的并联机构——2-PUR-PSPR并联机构，应用螺旋理论分析并联机构的自由度，并用修正的Kutabach-Grgübler公式验证自由度的正确性。由闭环矢量方程建立并联机构的位置逆解方程，并在MATLAB中求解2-PUR-PSPR并联机构的工作空间。在ANSYSWorkbench中对2-PUR-PSPR并联机构进行静力学分析和模态分析，通过静力学分析得到2-PUR-PSPR并联机构的应力、应变云图；通过模态分析，得到2-PUR-PSPR并联机构的固有频率和振型，分析固有频率和振型对2-PUR-PSPR并联机构的影响。[关键词]并联机构；螺旋理论；工作空间；静力学分析；模态分析[中图分类号]TP112...
