【摘要】：并聯(lián)機(jī)構(gòu)相對(duì)串聯(lián)機(jī)構(gòu),具有剛度高、精度高、無誤差積累、承載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn),在高端設(shè)備制造,運(yùn)動(dòng)模擬,追蹤定位等精密實(shí)驗(yàn)過程中具有十分重要的作用。Stewart并聯(lián)平臺(tái)是一種十分典型的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu),自被提出以來,便吸引了國內(nèi)外廣大學(xué)者的不斷研究。本文主要研究Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)在穩(wěn)定平臺(tái)領(lǐng)域上的應(yīng)用,主要用于主動(dòng)隔絕來自內(nèi)部或外部的擾動(dòng),但由于機(jī)構(gòu)其本身結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力計(jì)算過程極其復(fù)雜,而且實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)干擾源的施加方式復(fù)雜多變,不利于實(shí)現(xiàn)等成為限制其應(yīng)用的主要因素。針對(duì)其結(jié)構(gòu)復(fù)雜問題,通常會(huì)采用例如各個(gè)驅(qū)動(dòng)部件一致,連接鉸選用球鉸等標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件;對(duì)于運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)計(jì)算問題,本文在繼承Stewart平臺(tái)動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)的研究成果的上,得到基臺(tái)在運(yùn)動(dòng)的情況下,基于Newton-Euler矢量力學(xué)法的穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)方程,該方法各矢量意義明確,逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解比較簡(jiǎn)單,而動(dòng)力學(xué)問題,求解驅(qū)動(dòng)連桿質(zhì)量慣性矩帶來的連接鉸約束力,成為了求解過程中的主要難點(diǎn)。基于以上問題,本文提出了一種雙層Stewart擴(kuò)展構(gòu)型,其上層結(jié)構(gòu)為Stewart穩(wěn)定平臺(tái),下層結(jié)構(gòu)為Stewart運(yùn)動(dòng)模擬器,運(yùn)動(dòng)模擬器可以根據(jù)穩(wěn)定平臺(tái)的工作狀況,模擬出各種干擾源的運(yùn)動(dòng)形式,并施加到與其固連的上層穩(wěn)定平臺(tái)中。該結(jié)構(gòu)可以極為方便的在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下,開展穩(wěn)定平臺(tái)的性能仿真測(cè)試工作。而動(dòng)力學(xué)問題的求解,首先應(yīng)求解出連桿的運(yùn)動(dòng)學(xué),進(jìn)而通過分析連桿的動(dòng)力學(xué),以得到連桿與負(fù)載平臺(tái)之間連接鉸的約束力,最后對(duì)負(fù)載平臺(tái)建立Newton-Euler矢量方程,達(dá)到求解穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的最終目的。本文以求解出雙層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)方程為主要研究目的,并通過MATLAB編程以及CATIA-ADAMS建模仿真,對(duì)比驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)公式的正確性,也對(duì)誤差原因以及精度問題做出了詳細(xì)的分析。同時(shí)本文也對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的構(gòu)型及其性能評(píng)價(jià)原則、多剛體動(dòng)力學(xué)及空間坐標(biāo)變換的基礎(chǔ)知識(shí)、工作空間等問題進(jìn)行了一定深度的概括,通過本文的研究,可以對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)基礎(chǔ)理論有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。
【圖文】：

圖 1.1 單向穩(wěn)定的工作原理串聯(lián)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定平臺(tái)相比，并聯(lián)式穩(wěn)定平臺(tái)因具有承重能定、補(bǔ)償精度高、動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)[28]，近年來逐漸開究方向。但卻因?yàn)槠浒l(fā)展研究歷史時(shí)間尚短，動(dòng)力分析術(shù)難題，目前也只有少數(shù)成功例子在實(shí)踐上得到了應(yīng)用聯(lián)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定平臺(tái)，一般主要用在對(duì)驅(qū)動(dòng)性能有較高的要境下，如應(yīng)用于海上艦船醫(yī)療手術(shù)臺(tái)的穩(wěn)定平臺(tái)[29]，以前國外已經(jīng)發(fā)展出了用在了艦船上的并聯(lián)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定平臺(tái)型精密儀器設(shè)備提供了一定程度的穩(wěn)定工作環(huán)境[31,32]。為某國外大學(xué)聯(lián)合研制并已投入使用的一種引橋裝置鉆井平臺(tái)與艦船甲板上的穩(wěn)定平臺(tái)上。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以人員往來的安全進(jìn)行，避免因海浪沖擊造成的船體突然生命安全造成的危害[33]。

圖 1.1 單向穩(wěn)定的工作原理聯(lián)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定平臺(tái)相比，并聯(lián)式穩(wěn)定平臺(tái)因具有承重、補(bǔ)償精度高、動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)[28]，近年來逐漸方向。但卻因?yàn)槠浒l(fā)展研究歷史時(shí)間尚短，動(dòng)力分難題，目前也只有少數(shù)成功例子在實(shí)踐上得到了應(yīng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定平臺(tái)，，一般主要用在對(duì)驅(qū)動(dòng)性能有較高的下，如應(yīng)用于海上艦船醫(yī)療手術(shù)臺(tái)的穩(wěn)定平臺(tái)[29]，國外已經(jīng)發(fā)展出了用在了艦船上的并聯(lián)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定平精密儀器設(shè)備提供了一定程度的穩(wěn)定工作環(huán)境[31,32]為某國外大學(xué)聯(lián)合研制并已投入使用的一種引橋裝置井平臺(tái)與艦船甲板上的穩(wěn)定平臺(tái)上。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可員往來的安全進(jìn)行，避免因海浪沖擊造成的船體突命安全造成的危害[33]。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2683398