針對(duì)小型化、靈活投放海上漂浮平臺(tái)的平衡穩(wěn)定控制需求,提出了一種具備空間二維穩(wěn)定的2-HUS/U并聯(lián)平臺(tái),其HUS支鏈為驅(qū)動(dòng)支鏈,U為恰約束從動(dòng)支鏈,采用滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)的2自由度無(wú)冗余結(jié)構(gòu),為平臺(tái)的快速穩(wěn)定平衡提供保證,采用螺旋理論分析驗(yàn)證了2-HUS/U并聯(lián)平臺(tái)自由度;根據(jù)平臺(tái)的約束方程導(dǎo)出了位置逆解和Jacobian矩陣,分析了平臺(tái)的速度、加速度特性和可達(dá)工作空間,利用剛體的拉格朗日方法對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)數(shù)值算例對(duì)并聯(lián)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值求解。結(jié)果表明,該平臺(tái)具備三級(jí)波浪10°/s波頻的調(diào)平能力,滿(mǎn)足三級(jí)波浪10°波傾角的穩(wěn)定需求;在45°波傾角和10°/s的波頻下,負(fù)載需求驅(qū)動(dòng)力為15 000 N,滿(mǎn)足海上漂浮平臺(tái)高負(fù)載的驅(qū)動(dòng)需求。通過(guò)系統(tǒng)整體的分析,表明所提出的海上平臺(tái)滿(mǎn)足三級(jí)海洋環(huán)境的需求。 

【文章來(lái)源】：農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2016,47(01)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

HUS/U并聯(lián)平臺(tái)簡(jiǎn)圖

平臺(tái)動(dòng)坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離P=600mm，則B1、B2相對(duì)于固定坐標(biāo)系的坐標(biāo)為(－Ｒ，0，B1Z)、(0，Ｒ，B2Z)，A1、A2相對(duì)于動(dòng)坐標(biāo)系的坐標(biāo)為(－Ｒ，0，0)、(0，Ｒ，0)。以上確定了平臺(tái)的參數(shù)，若令上平臺(tái)的兩自由度轉(zhuǎn)角α、β為輸出，當(dāng)給定不同的輸出轉(zhuǎn)角、速度和角速度時(shí)，可反解求得定平臺(tái)兩螺帽相應(yīng)的輸入也不相同。相應(yīng)圖中動(dòng)平臺(tái)的輸出轉(zhuǎn)角為α、β，此時(shí)下平臺(tái)螺帽的輸入為(L1，L2);設(shè)輸出的角速度為α、β，運(yùn)動(dòng)規(guī)律為α(t)=π4sin(ωt+t0)β(t)=π4sinω{t則圖2為輸入螺帽位移隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，圖3為輸入螺帽速度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，圖4為輸入螺帽加速度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。圖2螺帽位移隨時(shí)間變化曲線(xiàn)Fig．2Displacementofscrewcap圖3螺帽速度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)Fig．3Velocityofscrewcap由圖可知，螺帽的位移、速度、加速度曲線(xiàn)均按圖4螺帽加速度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)Fig．4Accelerationofscrewcap照正余弦規(guī)律變化，與動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)規(guī)律吻合，螺帽位移中心在0.165m附近，與實(shí)際值相符，同時(shí)每個(gè)螺帽的位移、速度、加速度曲線(xiàn)也相對(duì)應(yīng)，驗(yàn)證了所建立模型的正確性。由圖3可以看出螺帽最大調(diào)平速度為12°/s，具有三級(jí)海洋環(huán)境下10°/s波頻的調(diào)平能力。3并聯(lián)平臺(tái)可達(dá)工作空間分析并聯(lián)平臺(tái)的位置工作空間［14］是指上平臺(tái)在空間可以達(dá)到的關(guān)于下平臺(tái)定坐標(biāo)系的位置集合，影響并聯(lián)平臺(tái)可達(dá)工作空間的主要因素有:螺帽位置、球面副轉(zhuǎn)角限制、負(fù)載允許最大轉(zhuǎn)角和平臺(tái)之間的干涉。考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)模型(11)，當(dāng)給定平臺(tái)參數(shù)時(shí)，平臺(tái)工作空間為滿(mǎn)足以下條件的集合。max(zi)≤zmaxmin(zi)≥zminmax(θ1i)≤θ1max(α、β)≤(α1、β1)(19)

B1、B2相對(duì)于固定坐標(biāo)系的坐標(biāo)為(－Ｒ，0，B1Z)、(0，Ｒ，B2Z)，A1、A2相對(duì)于動(dòng)坐標(biāo)系的坐標(biāo)為(－Ｒ，0，0)、(0，Ｒ，0)。以上確定了平臺(tái)的參數(shù)，若令上平臺(tái)的兩自由度轉(zhuǎn)角α、β為輸出，當(dāng)給定不同的輸出轉(zhuǎn)角、速度和角速度時(shí)，可反解求得定平臺(tái)兩螺帽相應(yīng)的輸入也不相同。相應(yīng)圖中動(dòng)平臺(tái)的輸出轉(zhuǎn)角為α、β，此時(shí)下平臺(tái)螺帽的輸入為(L1，L2);設(shè)輸出的角速度為α、β，運(yùn)動(dòng)規(guī)律為α(t)=π4sin(ωt+t0)β(t)=π4sinω{t則圖2為輸入螺帽位移隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，圖3為輸入螺帽速度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，圖4為輸入螺帽加速度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。圖2螺帽位移隨時(shí)間變化曲線(xiàn)Fig．2Displacementofscrewcap圖3螺帽速度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)Fig．3Velocityofscrewcap由圖可知，螺帽的位移、速度、加速度曲線(xiàn)均按圖4螺帽加速度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)Fig．4Accelerationofscrewcap照正余弦規(guī)律變化，與動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)規(guī)律吻合，螺帽位移中心在0.165m附近，與實(shí)際值相符，同時(shí)每個(gè)螺帽的位移、速度、加速度曲線(xiàn)也相對(duì)應(yīng)，驗(yàn)證了所建立模型的正確性。由圖3可以看出螺帽最大調(diào)平速度為12°/s，具有三級(jí)海洋環(huán)境下10°/s波頻的調(diào)平能力。3并聯(lián)平臺(tái)可達(dá)工作空間分析并聯(lián)平臺(tái)的位置工作空間［14］是指上平臺(tái)在空間可以達(dá)到的關(guān)于下平臺(tái)定坐標(biāo)系的位置集合，影響并聯(lián)平臺(tái)可達(dá)工作空間的主要因素有:螺帽位置、球面副轉(zhuǎn)角限制、負(fù)載允許最大轉(zhuǎn)角和平臺(tái)之間的干涉。考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)模型(11)，當(dāng)給定平臺(tái)參數(shù)時(shí)，平臺(tái)工作空間為滿(mǎn)足以下條件的集合。max(zi)≤zmaxmin(zi)≥zminmax(θ1i)≤θ1max(α、β)≤(α1、β1)(19)式中θ1———球面副的需用轉(zhuǎn)角

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3313147