本文關鍵詞： 快速刀具伺服 柔順機構 柔度矩陣 接觸分析 加工誤差 靈敏度分析　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：本文以兩自由度快速刀具伺服裝置的服役性能(工作性能)為研究方向,以最受關注的柔順結構導向壓電致動型快速刀具伺服裝置為具體研究對象,設計了一種串聯(lián)兩自由度快速刀具伺服裝置,通過理論分析、仿真分析及試驗研究討論了從快讀刀具伺服裝置的設計中保證工作行程、工作頻率、疲勞壽命等服役性能;分析了接觸部是否會發(fā)生動態(tài)脫離、接觸部接觸情況對FTS工作行程、工作頻率的影響;研究了FTS的柔順導向結構的加工誤差、裝配誤差等對其運動精度的影響。本文主要研究內(nèi)容與結論如下:(1)柔順導向結構的設計是FTS裝置的設計的一個重要工作,柔度矩陣模型法是研究柔順結構的一種有效準確的方法。本文引用最新的研究成果并結合相關知識對柔順結構的柔度矩陣建模方法進行了詳細介紹,并給出了一般串并聯(lián)柔順結構柔度矩陣的準確計算公式及經(jīng)過校核的基本柔順結構單元的柔度矩陣。利用柔度矩陣建�？梢缘玫饺犴樈Y構壓電作用處的輸入剛度與柔順結構基本尺寸參數(shù)的關系,從理論上進行柔順導向結構的設計。(2)在FTS行程設計時考慮接觸剛度的影響,引用任意曲面接觸變形計算公式給出了考慮接觸剛度的FTS行程設計公式。通過接觸有限元仿真,發(fā)現(xiàn)在接觸剛度較大時,兩者接觸剛度值基本一致。通過試驗發(fā)現(xiàn),實際行程也與設計行程相近,該計算方法可以用于行程設計。為減小由于接觸剛度而導致的行程縮小,將柔順導向結構與球頭壓電致動器的接觸部處設計成凹圓柱面,這樣就從平面球面接觸變成了圓柱面球面接觸,顯著提高了接觸剛度,減小了行程損失。并分析了預緊力對接觸剛度的影響,根據(jù)接觸剛度與接觸力曲線合理確定預緊力。(3)通過有限元諧響應仿真分析了壓電球頭與柔順結構的接觸部在動態(tài)力作用下是否會發(fā)生接觸分離,發(fā)現(xiàn)FTS裝置在運動方向的共振頻率主要受整個裝置的整體模態(tài)的影響,而不是單獨柔順結構的模態(tài)。當工作頻率超過柔順結構在運動方向上的最低共振頻率時,接觸部可能發(fā)生動態(tài)脫離,相反則不會發(fā)生動態(tài)脫離�？偨Y起來,提高FTS裝置的在運動方向的整體剛度,包括壓電的剛度、接觸部的剛度、柔順機構的剛度,有利于提高FTS裝置運動方向的共振頻率,從而提高柔順機構在運動方向的共振頻率,有利于提高FTS裝置的工作頻率,避免發(fā)生不穩(wěn)定的動態(tài)脫離。(4)將FTS柔順結構的正態(tài)分布加工誤差及裝配誤差代入其柔度矩陣模型,得到了直板形對稱雙四連桿柔順結構的加工誤差與運動誤差的關系、以及運動方向恒剛度時運動精度與基本尺寸之間的關系以及裝配誤差與運動精度的關系。通過對加工誤差與運動精度的靈敏度分析,發(fā)現(xiàn)直板形柔順鉸鏈的厚度公差對運動精度的影響最大。為了驗證分析的正確性,利用ANSYS workbench的靈敏度分析模塊進行了有限元靈敏度分析,分析結果與文中理論分析結果一致。
[Abstract]:In this paper , the influence of contact stiffness on the working stroke , working frequency and fatigue life of FTS is discussed in this paper . The influence of contact stiffness on the working stroke and working frequency of FTS is discussed . ( 4 ) The normal distribution processing error and assembly error of FTS compliance structure are substituted into its compliance matrix model . The relationship between machining error and motion error of straight plate symmetric double four connecting rod compliant structure is obtained , and the relationship between the motion accuracy and the basic dimension and the relationship between assembly error and motion precision are obtained . By analyzing the sensitivity of machining error and motion accuracy , the sensitivity analysis module of ANSYS software is used to analyze the sensitivity of finite element . The results of analysis are consistent with the theoretical analysis results .

【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG71

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本文編號：1537319