本文關(guān)鍵詞：并聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機(jī)彈性動力學(xué)及振動控制分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：并聯(lián)機(jī)構(gòu)在大載荷、高速運動的情況下,由于受外載荷及周期性變化的慣性力作用,機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的彈性變形會導(dǎo)致動平臺的運動誤差,且很難通過標(biāo)定的方法進(jìn)行補償。髖關(guān)節(jié)假體在進(jìn)行摩擦學(xué)實驗時,實驗裝置的運動頻率需為1HZ,試驗機(jī)驅(qū)動桿在摩擦力矩作用下產(chǎn)生彈性變形,降低了試驗機(jī)模擬人體髖關(guān)節(jié)的實際運動的精度。3SPS+1PS并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為所研制的并聯(lián)試驗平臺的核心機(jī)構(gòu),需對其進(jìn)行動力學(xué)建模分析、動態(tài)特性及優(yōu)化、疲勞可靠性、振動主動控制。主要研究內(nèi)容可概括如下:1)研究了基于KED方法的3SPS+1PS并聯(lián)機(jī)構(gòu)彈性動力學(xué)建模方法。利用一種空間圓截面彈性梁單元模型,推導(dǎo)了單元的動力學(xué)方程和支鏈的動力學(xué)方程;根據(jù)機(jī)構(gòu)的位移協(xié)調(diào)關(guān)系和受力協(xié)調(diào)關(guān)系,將各支鏈彈性動力學(xué)方程和剛性動平臺聯(lián)結(jié),得到了整體的彈性動力學(xué)模型;利用Newmark算法進(jìn)行了并聯(lián)機(jī)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)的數(shù)值求解,得到了動平臺在運動過程中的彈性變形、驅(qū)動支鏈的驅(qū)動力以及動平臺的受力情況。2)研究了基于固有頻率特性的3SPS+1PS并聯(lián)機(jī)構(gòu)動態(tài)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。以動應(yīng)力和固有頻率為動態(tài)特性參數(shù),基于彈性動力學(xué)方程的求解,得到了機(jī)構(gòu)各支鏈的最大動應(yīng)力變化以及機(jī)構(gòu)的前四階固有頻率在工作空間的分布;探討了前三階固有頻率與支鏈截面半徑、動平臺質(zhì)量和動平臺位置高度之間的關(guān)系;以第一階固有頻率/質(zhì)量為優(yōu)化指標(biāo),在主動支鏈的最大正應(yīng)力滿足約束條件下,優(yōu)化選擇支鏈合適的半徑,減小了支鏈的最大動應(yīng)力、提高系統(tǒng)的固有頻率,達(dá)到改善機(jī)構(gòu)動力學(xué)特性的目的。3)研究了根據(jù)機(jī)構(gòu)支鏈最大動應(yīng)力變化情況,采用雨流計數(shù)法對支鏈最大動應(yīng)力進(jìn)行處理分析,統(tǒng)計出最大動應(yīng)力循環(huán)數(shù);建立了基于Corten-Dolan的疲勞累計損傷理論疲勞壽命模型,并計算了機(jī)構(gòu)各支鏈的疲勞壽命;最后,基于疲勞可靠性分析方法,分析了機(jī)構(gòu)的疲勞可靠性,并探討了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的疲勞可靠性,驗證了優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以明顯地提高機(jī)構(gòu)的疲勞壽命和可靠性。4)研究了基于滑膜變結(jié)構(gòu)控制的3SPS+1PS并聯(lián)機(jī)構(gòu)振動主動控制。不考慮壓電致動器和傳感器對動力學(xué)模型影響,基于有限元法和模態(tài)理論,建立機(jī)構(gòu)的模態(tài)動力學(xué)模型;以模態(tài)位移和模態(tài)速度為狀態(tài)變量,在滿足機(jī)構(gòu)性能要求的前提下,采用最優(yōu)化方法確定滑移面,基于李雅普諾夫第二法設(shè)計滑模控制器;通過致動器逆壓電效應(yīng)對機(jī)構(gòu)前四階模態(tài)的控制,實現(xiàn)對機(jī)構(gòu)的振動主動控制。
【關(guān)鍵詞】：3SPS+1PS并聯(lián)機(jī)構(gòu) 動力學(xué) 動態(tài)特性 疲勞可靠性 振動主動控制
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH113;R318.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 變量注釋表15-18
• 1 緒論18-29
• 1.1 課題來源及研究目的與意義18
• 1.2 研究背景與現(xiàn)狀18-27
• 1.3 主要研究內(nèi)容27-29
• 2 3SPS+1PS并聯(lián)機(jī)構(gòu)彈性動力學(xué)分析29-43
• 2.1 引言29
• 2.2 3SPS+1PS仿生并聯(lián)試驗臺介紹29-30
• 2.3 支鏈動力學(xué)方程30-33
• 2.4 各支鏈的聯(lián)結(jié)33-38
• 2.5 數(shù)值仿真38-42
• 2.6 本章小結(jié)42-43
• 3 3SPS+1PS并聯(lián)機(jī)構(gòu)動態(tài)特性分析及優(yōu)化43-54
• 3.1 引言43
• 3.2 動態(tài)特性分析43-47
• 3.3 主要影響因素47-50
• 3.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析50-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 4 3SPS+1PS并聯(lián)機(jī)構(gòu)疲勞可靠性分析54-66
• 4.1 引言54
• 4.2 疲勞可靠性分析理論54-56
• 4.3 機(jī)構(gòu)疲勞壽命計算56-60
• 4.4 疲勞壽命可靠性分析60-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 5 3SPS+1PS并聯(lián)機(jī)構(gòu)振動主動控制66-77
• 5.1 引言66
• 5.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理66-67
• 5.3 受控系統(tǒng)狀態(tài)空間方程67-69
• 5.4 滑模變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計69-72
• 5.5 數(shù)值仿真72-75
• 5.6 本章小結(jié)75-77
• 6 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-87
• 作者簡歷87-89
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集89

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 白志富,韓先國,陳五一;基于Lagrange方程三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)動力學(xué)研究[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2004年01期

2 杜兆才;余躍慶;;柔性機(jī)器人的動態(tài)應(yīng)力計算及疲勞特性分析[J];中國機(jī)械工程;2007年24期

3 胡俊峰;張憲民;;一種新型兩自由度柔性并聯(lián)機(jī)械手的主動振動控制及其仿真[J];中國機(jī)械工程;2010年17期

4 章定國;周勝豐;;DYNAMIC ANALYSIS OF FLEXIBLE-LINK AND FLEXIBLE-JOINT ROBOTS[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2006年05期

  本文關(guān)鍵詞：并聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機(jī)彈性動力學(xué)及振動控制分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：323212