本文關(guān)鍵詞：兩種新型柔性鉸鏈的設(shè)計(jì)、制作與實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代機(jī)械逐漸向高速、高精度方向發(fā)展,傳統(tǒng)剛性鉸鏈的間隙帶來的沖擊、摩擦、潤(rùn)滑等問題越來越突出。為了提高機(jī)器的穩(wěn)定性、精度和壽命,無間隙、無磨損的柔性鉸鏈和柔順機(jī)構(gòu)越來越多地被運(yùn)用到微操作機(jī)器人、精密光學(xué)儀器、航空航天器以及工業(yè)設(shè)備等場(chǎng)合�，F(xiàn)有的柔性鉸鏈大多是針對(duì)微操作機(jī)構(gòu)小變形、高精度的需求設(shè)計(jì)研發(fā)的。將柔性鉸鏈更好地應(yīng)用到大尺度、大行程的機(jī)械裝備上,提高機(jī)器的性能和壽命具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義,本文針對(duì)此問題進(jìn)行了研究。首先,結(jié)合離軸剛度、軸漂、運(yùn)動(dòng)精度等指標(biāo),并根據(jù)對(duì)稱設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了新型柔性鉸鏈的方案設(shè)計(jì)。利用Solidworks、ANSYS和Adams等建模仿真軟件進(jìn)行柔性鉸鏈的建模和運(yùn)動(dòng)仿真。通過對(duì)比仿真結(jié)果,提出了性能優(yōu)異的Y型和X型柔性鉸鏈方案。隨后,進(jìn)行了X型和Y型柔性鉸鏈的選材、制作和測(cè)量。解決了柔性鉸鏈的加工工藝問題,提高了柔性鉸鏈的加工安裝精度。進(jìn)行了柔性鉸鏈的軸漂測(cè)量,并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:Y型柔性鉸鏈和X型柔性鉸鏈的回轉(zhuǎn)角均大于45度,并且X型柔性鉸鏈的運(yùn)動(dòng)精度、離軸剛度、穩(wěn)定性均優(yōu)于Y型柔性鉸鏈。最后,用柔性鉸鏈替換平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人上的剛性鉸鏈,分別進(jìn)行了單片簧柔性鉸鏈、Y型柔性鉸鏈和X型柔性鉸鏈并聯(lián)機(jī)器人的軌跡跟蹤實(shí)驗(yàn)。通過與剛性鉸鏈并聯(lián)機(jī)器人對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:三種柔性鉸鏈均能很好地替換剛性鉸鏈,有效地減緩機(jī)器人受到的沖擊,提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度;單片簧柔性鉸鏈存在離軸剛度小、振動(dòng)大等缺點(diǎn);Y型柔性鉸鏈機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡誤差比單片簧型柔性鉸鏈小,但離軸剛度較低,機(jī)器人振動(dòng)依然較大;X型柔性鉸鏈機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡誤差比剛性鉸鏈、單片簧柔性鉸鏈和Y型柔性鉸鏈機(jī)器人的都小,而且比Y型的離軸剛度更高;X型柔性鉸鏈能夠很好地替換機(jī)器人的剛性鉸鏈,有效地減緩機(jī)器人受到的沖擊,并大大提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度。
【關(guān)鍵詞】：柔性鉸鏈 軸漂 大變形 并聯(lián)機(jī)器人 剛性鉸鏈
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH112;TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 研究背景與意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.2.1 柔順機(jī)構(gòu)9-10
• 1.2.2 柔性鉸鏈10-14
• 1.2.3 含柔性鉸鏈的并聯(lián)機(jī)器人14-15
• 1.2.4 柔性鉸鏈的設(shè)計(jì)與分析15-17
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容17-19
• 1.3.1 研究目的17-18
• 1.3.2 主要內(nèi)容18-19
• 第2章 柔性鉸鏈設(shè)計(jì)19-47
• 2.1 引言19
• 2.2 方案設(shè)計(jì)19-36
• 2.3 Y型柔性鉸鏈36-41
• 2.3.1 回轉(zhuǎn)中心36-39
• 2.3.2 安裝方式及行程39-41
• 2.4 X型柔性鉸鏈41-45
• 2.5 本章小節(jié)45-47
• 第3章 柔性鉸鏈的制作與測(cè)試47-57
• 3.1 引言47
• 3.2 Y型柔性鉸鏈制作47-48
• 3.3 X型柔性鉸鏈制作48-50
• 3.4 Y型柔性鉸鏈軸漂測(cè)量50-52
• 3.5 X型柔性鉸鏈軸漂測(cè)量52-54
• 3.6 結(jié)果分析54-55
• 3.7 本章小節(jié)55-57
• 第4章 實(shí)驗(yàn)研究57-77
• 4.1 引言57
• 4.2 機(jī)器人系統(tǒng)57-61
• 4.2.1 硬件組成57-59
• 4.2.2 控制系統(tǒng)59-60
• 4.2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)60-61
• 4.3 實(shí)驗(yàn)操作61-65
• 4.3.1 控制系統(tǒng)操作61-62
• 4.3.2 光學(xué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)操作62-63
• 4.3.3 軌跡跟蹤實(shí)驗(yàn)63-65
• 4.4 結(jié)果分析65-75
• 4.4.1 剛性鉸鏈機(jī)器人的軌跡跟蹤65-67
• 4.4.2 單片簧柔性鉸鏈機(jī)器人的軌跡跟蹤67-69
• 4.4.3 Y型柔性鉸鏈機(jī)器人的軌跡跟蹤69-71
• 4.4.4 X型柔性鉸鏈機(jī)器人的軌跡跟蹤71-73
• 4.4.5 對(duì)比分析73-75
• 4.5 本章小節(jié)75-77
• 總結(jié)77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的成果83-85
• 致謝85

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本文編號(hào)：698151