為了滿足一種新型三自由度光學(xué)檢測靶標(biāo)的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)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(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為該系統(tǒng)的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)減振、提高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)精度的要求,利用理論分析、模擬仿真、實(shí)驗(yàn)分析的方法分析了同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在工作過程中影響傳動(dòng)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)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(xué)檢測靶標(biāo)對其直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的橫向振動(dòng)特性進(jìn)行了分析研究。首先將同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)簡化為振動(dòng)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(dòng)橫向振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)態(tài)時(shí)的橫向振動(dòng)固有頻率�；谌嵝远囿w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論,采用剛性有限元法建立了同步帶傳動(dòng)的柔性多體動(dòng)力學(xué)模型。然后在有限元分析軟件HyperMesh/OptiStruct中建立了同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的有限元分析模型,對其進(jìn)行了有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)仿真分析,得到了同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)在有預(yù)應(yīng)力情況下的橫向振動(dòng)固有頻率,并分析了初始預(yù)緊力對同步帶固有頻率的影響規(guī)律。最后在多體動(dòng)力學(xué)分析軟件RecurDyn中建立了同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)模型,對其進(jìn)行了柔性多體動(dòng)力學(xué)仿真分析,研究了初始預(yù)緊力及負(fù)載直線運(yùn)動(dòng)速度對同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)橫向振動(dòng)的頻率和幅值的影響規(guī)律�；谛滦腿杂啥裙鈱W(xué)檢測靶標(biāo)對其直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)精度的要求,利用理論分析、模擬仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法對同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行了分析研究。首先根據(jù)新型三自由度光學(xué)檢測靶標(biāo)及被測光電經(jīng)緯儀的特點(diǎn),計(jì)算了同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)精度要求,根據(jù)同步帶彈性變形、多邊形效應(yīng)以及同步帶輪偏心對同步帶直線運(yùn)動(dòng)誤差的影響規(guī)律建立了同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)誤差與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的定量表達(dá)式。然后利用同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)模型對同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行了多體動(dòng)力學(xué)仿真分析,分析了導(dǎo)致負(fù)載在直線運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)誤差的主要因素和同步帶初始張緊力、負(fù)載加速度和質(zhì)量對負(fù)載直線運(yùn)動(dòng)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(xué)檢測靶標(biāo)的同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)精度實(shí)驗(yàn)分析,分析了主動(dòng)輪加速度變化對同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)誤差的影響規(guī)律,并驗(yàn)證了仿真分析的正確性。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH113
【部分圖文】：

圖 1.1 三自由度光學(xué)檢測靶標(biāo)Figure1.1 The three-degree-of-freedom optical testing target目標(biāo)發(fā)生器發(fā)出的平行光始終在被檢測光電跟蹤測量設(shè)靶標(biāo)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)組合來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)系及目標(biāo)發(fā)生器作為直線運(yùn)動(dòng)裝置的負(fù)載安裝在直線驅(qū)的靶標(biāo)動(dòng)態(tài)指向精度不僅與靶標(biāo)對準(zhǔn)軸的運(yùn)動(dòng)精度有關(guān)，動(dòng)精度有關(guān)。由于新型三自由度光學(xué)檢測靶標(biāo)對于其直線的要求，其動(dòng)力學(xué)特性分析尤為重要。本文在系統(tǒng)歸納總驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直線電機(jī)、齒輪-齒條直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶礎(chǔ)上給出了幾種不同的直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。檢測靶標(biāo)的同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為研究對象，利用 Recu

展研究現(xiàn)狀動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)構(gòu)種類繁多，目前應(yīng)用較廣的有滾珠絲杠直線驅(qū)動(dòng)機(jī)、齒輪-齒條直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高、適用范圍廣控機(jī)床和精密定位平臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)的主要驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)[5]。如圖驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)利用滾珠作為中間傳動(dòng)構(gòu)件，以滾動(dòng)摩擦代替運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為線性運(yùn)動(dòng)的過程中幾乎不產(chǎn)生摩擦。滾珠絲杠高、機(jī)械效率高、設(shè)備維護(hù)簡單，在機(jī)械系統(tǒng)中可以起到精動(dòng)轉(zhuǎn)換等作用，目前其應(yīng)用范圍已遍布了機(jī)床行業(yè)而及工產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域。

圖 1.3 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Figure1.3 Linear Motor線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由同步帶、同步帶輪、直線導(dǎo)軌、機(jī)架、同步帶安裝在機(jī)架兩側(cè)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與負(fù)載的直線運(yùn)動(dòng)。同三種常用的結(jié)構(gòu)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(gè)閉環(huán)安裝在主、從動(dòng)滑塊做直線運(yùn)動(dòng)；圖 1.2（b）所示同步帶直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)架上，而主動(dòng)輪則安裝在移動(dòng)平臺(tái)中，由兩個(gè)滾子張緊，主動(dòng)輪與移動(dòng)平臺(tái)共同作直線運(yùn)動(dòng)；圖 1.2（c）所示的
【參考文獻(xiàn)】

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5 關(guān)志軍;新型動(dòng)態(tài)靶標(biāo)的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2005年

本文編號：2868804