本文關(guān)鍵詞：并聯(lián)三自由度振動臺優(yōu)化設(shè)計與動態(tài)特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：許多設(shè)備在應(yīng)用過程中經(jīng)常會面臨不同頻帶、不同振幅的多維振動,尤其是應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域的重要元件,這些設(shè)備在出廠前需經(jīng)過嚴(yán)格的振動測試。振動臺作為模擬振動環(huán)境的振源設(shè)備,在振動實驗中起著舉足輕重的作用。目前,國內(nèi)對于多維振動臺的研究主要集中于大型、重載的地震模擬臺,該類模擬臺承載能力強(qiáng),工作頻帶寬,主要應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu)件的可靠性實驗,但其造價較高且精度難以保證,因此應(yīng)用具有一定的局限性。本文以小型電動振動臺為設(shè)計目標(biāo),以并聯(lián)機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ),對一種三自由度并聯(lián)振動臺進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計及振動分析,并應(yīng)用實驗進(jìn)行驗證。首先,針對振動臺工作的性能要求,綜合出幾種分支含有閉環(huán)的三平移機(jī)構(gòu),并從中選取3-P(4S)結(jié)構(gòu)作為振動臺的最終實施方案。對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析,得到了機(jī)構(gòu)的速度、加速度映射矩陣以及動力學(xué)方程,并應(yīng)用Adams軟件進(jìn)行了仿真驗證。其次,建立了機(jī)構(gòu)的動力學(xué)、剛度、速度性能評價指標(biāo),用以評價機(jī)構(gòu)的綜合性能,并以此作為機(jī)構(gòu)整體優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)。此外,針對機(jī)構(gòu)的優(yōu)化,應(yīng)用Matlab遺傳算法工具箱,綜合考慮機(jī)構(gòu)的各項性能,進(jìn)行了機(jī)構(gòu)整體的多目標(biāo)優(yōu)化,得到了最終的優(yōu)化尺寸。再次,建立了機(jī)構(gòu)的振動模型,分析了振動臺的固有頻率以及動態(tài)特性,應(yīng)用Adams軟件對計算結(jié)果進(jìn)行了仿真驗證;分析了機(jī)構(gòu)位置的變化對固有頻率的影響,固有頻率對各結(jié)構(gòu)參數(shù)的靈敏度。建立了機(jī)構(gòu)在無阻尼以及有阻尼下的振動響應(yīng)模型,并應(yīng)用Matlab的Simulink模塊以及Adams軟件對計算結(jié)果進(jìn)行了仿真驗證,此外,針對脈沖激勵的時域結(jié)果進(jìn)行離散傅里葉變換,得到了機(jī)構(gòu)的頻譜曲線。最后,應(yīng)用瞬態(tài)激振法對直線電機(jī)的伺服動剛度進(jìn)行了測定,通過施加不同負(fù)載的砝碼,得到了每組重量下的最大變形量,并通過繪制曲線,得到了電機(jī)的動剛度。此外,對振動臺整體通過模態(tài)敲擊實驗,測定了其在各階模態(tài)下的固有頻率值,與之前的理論分析進(jìn)行了對比驗證。
【關(guān)鍵詞】：并聯(lián)振動臺 動力學(xué) 優(yōu)化 模態(tài)分析 振動響應(yīng) 模態(tài)實驗
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB534.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題背景及研究目的和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)及研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 國外多維振動臺研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 國內(nèi)多維振動臺研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動力學(xué)理論與優(yōu)化研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 多維振動理論與實驗研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排18-19
• 第2章 振動臺構(gòu)型選取及動力學(xué)分析19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 機(jī)構(gòu)構(gòu)型選取19-22
• 2.2.1 機(jī)構(gòu)構(gòu)型選取原則19
• 2.2.2 含閉環(huán)子鏈的三平移機(jī)構(gòu)綜合19-21
• 2.2.3 機(jī)構(gòu)的選擇與布置21-22
• 2.3 機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析22-34
• 2.3.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析22-27
• 2.3.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)數(shù)值算例27-28
• 2.3.3 機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型建立28-31
• 2.3.4 機(jī)構(gòu)動力學(xué)數(shù)值算例31-32
• 2.3.5 機(jī)構(gòu)動力學(xué)的Adams仿真32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 振動臺性能分析及尺寸優(yōu)化35-52
• 3.1 引言35
• 3.2 機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計變量35
• 3.3 機(jī)構(gòu)性能指標(biāo)的建立及分析35-42
• 3.3.1 動力學(xué)性能指標(biāo)36-37
• 3.3.2 剛度性能指標(biāo)37-39
• 3.3.3 速度性能指標(biāo)39-40
• 3.3.4 性能指標(biāo)分析40-42
• 3.4 機(jī)構(gòu)尺寸優(yōu)化42-51
• 3.4.1 尺寸優(yōu)化策略42-44
• 3.4.2 優(yōu)化設(shè)計算例44-48
• 3.4.3 優(yōu)化結(jié)果驗證48-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 振動臺動態(tài)特性分析52-64
• 4.1 引言52
• 4.2 機(jī)構(gòu)振動模型的建立52-55
• 4.2.1 振動方程的簡化處理52-53
• 4.2.2 固有頻率及振型的求解53-55
• 4.2.3 固有頻率及振型算例55
• 4.3 機(jī)構(gòu)振動特性仿真驗證55-59
• 4.3.1 Adams振動仿真模型的建立55-56
• 4.3.2 受迫振動的頻響函數(shù)曲線56-57
• 4.3.3 振動模態(tài)參與因子57-58
• 4.3.4 振動功率譜密度58
• 4.3.5 理論與仿真結(jié)果對比58-59
• 4.4 機(jī)構(gòu)固有頻率特性分析59-63
• 4.4.1 固有頻率隨位置變化分析59-60
• 4.4.2 固有頻率靈敏度分析60-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第5章 振動臺動態(tài)響應(yīng)分析64-81
• 5.1 引言64
• 5.2 機(jī)構(gòu)的無阻尼振動響應(yīng)64-69
• 5.2.1 無阻尼自由振動響應(yīng)64-66
• 5.2.2 無阻尼強(qiáng)迫振動響應(yīng)66-69
• 5.3 機(jī)構(gòu)的有阻尼振動響應(yīng)69-74
• 5.3.1 有阻尼自由振動響應(yīng)69-71
• 5.3.2 有阻尼強(qiáng)迫振動響應(yīng)71-74
• 5.4 機(jī)構(gòu)振動響應(yīng)仿真74-77
• 5.4.1 無阻尼振動仿真74-76
• 5.4.2 有阻尼振動仿真76-77
• 5.5 操作空間振動響應(yīng)77-80
• 5.5.1 振動響應(yīng)由關(guān)節(jié)空間向操作空間的轉(zhuǎn)化77-78
• 5.5.2 振動響應(yīng)的Adams仿真78
• 5.5.3 機(jī)構(gòu)振動響應(yīng)的頻域研究78-80
• 5.6 本章小結(jié)80-81
• 第6章 三維振動臺動態(tài)特性實驗研究81-91
• 6.1 引言81
• 6.2 直線電機(jī)伺服剛度測定實驗81-85
• 6.2.1 測定原理81-82
• 6.2.2 測定方法及規(guī)劃82-83
• 6.2.3 實驗過程設(shè)計83-84
• 6.2.4 實驗結(jié)果及分析84-85
• 6.3 振動臺模態(tài)實驗85-90
• 6.3.1 試驗?zāi)B(tài)分析簡介85-86
• 6.3.2 模態(tài)測試實驗平臺搭建86-87
• 6.3.3 模態(tài)實驗測試過程87-88
• 6.3.4 模態(tài)測試結(jié)果及分析88-90
• 6.4 本章小結(jié)90-91
• 結(jié)論91-92
• 參考文獻(xiàn)92-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果95-96
• 致謝96-97
• 作者簡介97

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  本文關(guān)鍵詞：并聯(lián)三自由度振動臺優(yōu)化設(shè)計與動態(tài)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：392815