為了滿足一種新型三自由度光學檢測靶標的直線運動機構在大行程、高速度情況下的穩(wěn)定性及精度要求,提出利用大跨距同步帶直線驅動機構作為該系統(tǒng)的直線運動機構。根據(jù)同步帶直線驅動機構減振、提高動態(tài)運動精度的要求,利用理論分析、模擬仿真、實驗分析的方法分析了同步帶直線驅動機構在工作過程中影響傳動穩(wěn)定性及動態(tài)運動精度的因素。論文的主要研究工作如下:基于新型三自由度光學檢測靶標對其直線運動機構運動穩(wěn)定性的要求,利用理論分析和模擬仿真的方法對同步帶直線驅動機構的橫向振動特性進行了分析研究。首先將同步帶傳動系統(tǒng)簡化為振動系統(tǒng)中的弦、梁模型,根據(jù)力及力矩的平衡方程建立了同步帶傳動橫向振動的運動微分方程,并根據(jù)不同的邊界條件求解了同步帶在靜態(tài)和動態(tài)時的橫向振動固有頻率�；谌嵝远囿w系統(tǒng)動力學理論,采用剛性有限元法建立了同步帶傳動的柔性多體動力學模型。然后在有限元分析軟件HyperMesh/OptiStruct中建立了同步帶直線驅動機構的有限元分析模型,對其進行了有預應力的模態(tài)仿真分析,得到了同步帶傳動系統(tǒng)在有預應力情況下的橫向振動固有頻率,并分析了初始預緊力對同步帶固有頻率的影響規(guī)律。最后在多體動力學分析軟件RecurDyn中建立了同步帶直線驅動機構的剛柔耦合多體系統(tǒng)模型,對其進行了柔性多體動力學仿真分析,研究了初始預緊力及負載直線運動速度對同步帶傳動系統(tǒng)橫向振動的頻率和幅值的影響規(guī)律�；谛滦腿杂啥裙鈱W檢測靶標對其直線運動機構動態(tài)運動精度的要求,利用理論分析、模擬仿真和實驗驗證的方法對同步帶直線驅動機構的動態(tài)運動誤差進行了分析研究。首先根據(jù)新型三自由度光學檢測靶標及被測光電經緯儀的特點,計算了同步帶直線驅動機構的動態(tài)運動精度要求,根據(jù)同步帶彈性變形、多邊形效應以及同步帶輪偏心對同步帶直線運動誤差的影響規(guī)律建立了同步帶直線驅動機構動態(tài)運動誤差與結構參數(shù)之間的定量表達式。然后利用同步帶直線驅動機構的剛柔耦合多體系統(tǒng)模型對同步帶直線驅動機構的動態(tài)運動誤差進行了多體動力學仿真分析,分析了導致負載在直線運動過程中產生直線運動誤差的主要因素和同步帶初始張緊力、負載加速度和質量對負載直線運動誤差的影響規(guī)律。最后利用直線位移傳感器對三自由度光學檢測靶標的同步帶直線驅動機構進行了動態(tài)運動精度實驗分析,分析了主動輪加速度變化對同步帶直線驅動機構運動誤差的影響規(guī)律,并驗證了仿真分析的正確性。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH113
【部分圖文】：

圖 1.1 三自由度光學檢測靶標Figure1.1 The three-degree-of-freedom optical testing target目標發(fā)生器發(fā)出的平行光始終在被檢測光電跟蹤測量設靶標的旋轉運動、直線運動和俯仰運動組合來實現(xiàn)。實現(xiàn)系及目標發(fā)生器作為直線運動裝置的負載安裝在直線驅的靶標動態(tài)指向精度不僅與靶標對準軸的運動精度有關，動精度有關。由于新型三自由度光學檢測靶標對于其直線的要求，其動力學特性分析尤為重要。本文在系統(tǒng)歸納總驅動機構、直線電機、齒輪-齒條直線驅動機構和同步帶礎上給出了幾種不同的直線驅動機構的結構和性能特點。檢測靶標的同步帶直線驅動機構為研究對象，利用 Recu

展研究現(xiàn)狀動機構發(fā)展現(xiàn)狀機構種類繁多，目前應用較廣的有滾珠絲杠直線驅動機、齒輪-齒條直線驅動機構、直線電機驅動機構等。線驅動機構直線驅動機構具有結構簡單、定位精度高、適用范圍廣控機床和精密定位平臺進給系統(tǒng)的主要驅動機構[5]。如圖驅動機構利用滾珠作為中間傳動構件，以滾動摩擦代替運動轉化為線性運動的過程中幾乎不產生摩擦。滾珠絲杠高、機械效率高、設備維護簡單，在機械系統(tǒng)中可以起到精動轉換等作用，目前其應用范圍已遍布了機床行業(yè)而及工產品等各個領域。

圖 1.3 直線電機驅動機構Figure1.3 Linear Motor線驅動機構線驅動機構主要由同步帶、同步帶輪、直線導軌、機架、同步帶安裝在機架兩側的同步帶輪上，在同步帶上安裝一，通過同步帶連接帶輪的旋轉運動與負載的直線運動。同三種常用的結構形式[9]，如圖 1.2 所示。圖 1.2（a）所示，同步帶與滑塊的兩端固聯(lián)，組成一個閉環(huán)安裝在主、從動滑塊做直線運動；圖 1.2（b）所示同步帶直線驅動機構機架上，而主動輪則安裝在移動平臺中，由兩個滾子張緊，主動輪與移動平臺共同作直線運動；圖 1.2（c）所示的
【參考文獻】

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本文編號：2868804