动态特性预估技术动态特性预估技术关键是能够构造有效柔体动力学模型。柔体动力学建模是含柔性运动 构件机械系统振动抑制和动态设计的最为重要的理论基础。当时间的齿轮转到一九五几年， 机械系统动力学研究由初期的摸索逐渐变得成熟，而该领域的热点问题就就变成了柔体动力 学建模，而对于这些问题的研究总共有三种方法：第一个就是众所周知动态子结构法[8]，然 后就是多柔体系统动力学[9][10]（下文会详细的给予介绍），最后一个就是 KED 法[11][12]。69387

多柔体系统动力学主要考虑了刚性运动间与构建弹性的耦合影响，构造的模型一般为微 分-代数方程组和刚弹耦合、非线性、含时变系数的微分。尽管这种建模方法十分精准，可是 却导致求解过程十分复杂。为了使模型复杂程度得到有效的降低，部分学者忽略弹性变形对 整体刚性运动所造成的影响，进而使上述问题变成运动弹性动力分析。此方法已成为机械动 力学中的重要分支。

能够合理描述构件变形量也是柔体动力学建模中必需要考虑的重要环节。假设模态法[13] 和有限元法[14][15]是目前所采用的主要方法。结构不复杂，且为规则的杆或梁单元可以使用假 设模态法，但是若为不规则机构或构件形状较为复杂，一般很难得到能够表达机构振型的具 体函数，这种情况下就可运用有限元法来解决上述问题[16]。Fattah[17][18]等人运用了自然正交 补方法，紧接着他们就提出了一种并联机械手的有限元模型，而它的自由度是 3 个，且利用 仿真考虑柔性的动力学建模和对刚体建模进行了严格的对比分析。张宪民等[19]曾构造了一般 形式的动力学方程，而他主要使用的方法就是动态有限元法，在这个方程里他主要考虑了两 个主要影响：其一是转动惯量，然后就是剪切变形，最终推导出了平面刚架单元动态形函数， 并且给出了求解动力学方程闭式迭代算法和收敛条件，最后使用数值模拟检验该模型的正确 与否。论文网

但有一点需要注意，使用上述建模方法尽管可以达到建模的需求，可是求解效率却较为低下，与此同时，由于部分求解方法及其困难，几乎不可能满足快速预估机械手动态特性的 要求。现如今计算机具有强大的计算能力，由此可以 ansys 等有限元软件，构造机械手的柔 体动力学模型，从而实现快速预估和评价其动态特性。

2 整机有限元建模方法

由于机械结构几何形状以及边界条件很复杂，所以在详细设计阶段，目前可用于有限元 三维建模的软件数量十分繁多。经过详细认真的比较了各个软件的优缺点，最终选中了 ANSYS，因为其强大的机构分析和友好的操作界面可以满足本文的需求。

四自由度高速并联机器人结构的静动态特性预估就是利用有限元法，对工作空间中的若 干典型位置进行刚度和模态分析，而研究该机构在整个工作空间中的刚度分布和固有频率， 来对机构的结构设计进行指导与改善。