本文關鍵詞：高頻六自由度并聯(lián)機構的分析及結構參數(shù)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：液壓驅動的Stewart平臺目前已經(jīng)廣泛應用在了許多領域中，然而由于其自身結構特點，使得它的工作頻段較低，限制了這種機構在高頻運動領域的應用。本文旨在研究典型Stewart平臺的工作頻率限制因素，并基于分析結果進行有針對性的改進，提出一種新的高頻六自由度并聯(lián)機構，然后對該機構的運動學、動力學以及固有頻率等進行分析，以拓展六自由度并聯(lián)機構的應用領域。 本文首先根據(jù)以往的實驗現(xiàn)象，提出了典型Stewart平臺的工作頻寬限制因素即機構中所用的細長液壓缸的橫向振動這一觀點。針對Stewart平臺中經(jīng)常使用的細長單出桿液壓缸，進行了結構分析，考慮其關鍵部件，得到了它的等效簡化模型�；诖四Ｐ停茖Я思氶L單出桿液壓缸橫向振動的運動方程，并找出了限制橫向振動的邊界條件。利用運動方程和邊界條件，進一步求解了細長單出桿液壓缸橫向振動的固有頻率，并通過Matlab軟件分析了液壓缸的結構參數(shù)對其橫向振動一階固有頻率的影響，給出了提高一階固有頻率的方法。通過對比以往的實驗數(shù)據(jù)以及利用ANSYS軟件建模仿真，驗證了理論模型的有效性，也說明了細長單出桿液壓缸的橫向振動確實會限制Stewart平臺的工作頻率。 在以上分析的基礎上，本文對一種新型的六自由度并聯(lián)機構進行了說明，討論了其實現(xiàn)高頻運動的可能性。然后建立了該機構的運動學反解模型，得到了機構的關鍵參數(shù)：雅克比矩陣。在運動學模型的基礎上，又分別建立了機構的單剛體和多剛體動力學模型，其中在建立多剛體動力學模型時，使用了凱恩方法，減小了工作量，推導過程比較簡潔。接下來在Matlab/Simulink和Adams/View環(huán)境下分別搭建模型，，對比驗證了運動學和動力學模型的正確性。 在運動學和動力學模型的基礎上，本文又對這種高頻六自由度并聯(lián)機構的固有頻率進行了分析。首先求出了機構的剛度矩陣的一般表達式，然后結合動力學建模過程中得到的機構質量矩陣，求解了當并聯(lián)機構處在中位時，其六個自由度方向上的固有頻率和振型。通過結果可知，該并聯(lián)機構在一般情況下，在中位時，不同自由度之間的運動會有耦合。為消除這種耦合，文中推導了該并聯(lián)機構在中位時的振動解耦條件，并基于單剛體模型的振動解耦條件，求得了解耦之后機構在六個自由度方向上的固有頻率公式。最后分析了機構的結構參數(shù)對其固有頻率的影響，并結合不同結構參數(shù)下液壓缸的出力大小，對機構進行了結構參數(shù)優(yōu)化。 本文首次提出了細長液壓缸的橫向振動對Stewart平臺的工作頻率的限制，并對細長單出桿液壓缸的橫向振動進行了詳細分析，為液壓缸的設計和選擇以及平臺的設計提供了幫助。另外，本文在推導運動學和動力學模型時所采用的矢量建模方法，相比哈爾濱工業(yè)大學譚巧銀之前在推導相同機構的運動學和動力學模型時所用的方法更為簡潔有效。本文關于高頻六自由度并聯(lián)機構的固有頻率等方面的分析，對這種機構的設計提供了一定的理論基礎。
【關鍵詞】：高頻六自由度并聯(lián)機構 動力學建模 液壓缸橫向振動 固有頻率分析 結構參數(shù)優(yōu)化
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題來源與研究背景和意義10
• 1.2 六自由度并聯(lián)機構概述10-13
• 1.2.1 六自由度并聯(lián)機構的發(fā)展歷程10-11
• 1.2.2 六自由度并聯(lián)機構的特點11-12
• 1.2.3 六自由度并聯(lián)機構的應用12-13
• 1.3 液壓缸橫向振動研究概況13-14
• 1.4 高頻六自由度并聯(lián)機構研究概況14-16
• 1.5 六自由度并聯(lián)機構結構優(yōu)化研究概況16-17
• 1.6 本文主要研究內容17-18
• 第2章 細長單出桿液壓缸橫向振動分析18-37
• 2.1 引言18
• 2.2 單出桿液壓缸的結構模型18-22
• 2.3 細長單出桿液壓缸橫向振動方程22-29
• 2.3.1 液壓缸的橫向運動方程22-26
• 2.3.2 液壓缸的橫向振動固有頻率求解26-28
• 2.3.3 液壓缸橫向振動的振型求解28-29
• 2.4 細長單出桿液壓缸橫向固有頻率分析29-36
• 2.4.1 工程實例分析及 ANSYS 驗證29-33
• 2.4.2 液壓缸參數(shù)對橫向固有頻率的影響33-36
• 2.5 本章小結36-37
• 第3章 高頻并聯(lián)機構的運動學建模37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 高頻并聯(lián)機構的結構分析37-41
• 3.2.1 高頻并聯(lián)機構的結構說明37-39
• 3.2.2 高頻并聯(lián)機構的運動說明39-40
• 3.2.3 高頻并聯(lián)機構的選用理由40-41
• 3.3 高頻并聯(lián)機構的運動學41-48
• 3.3.1 高頻并聯(lián)機構的坐標系建立41-42
• 3.3.2 高頻并聯(lián)機構的位姿描述42-44
• 3.3.3 高頻并聯(lián)機構的運動學反解44-48
• 3.4 本章小結48-49
• 第4章 高頻并聯(lián)機構的動力學建模及驗證49-63
• 4.1 引言49
• 4.2 高頻并聯(lián)機構的動力學建模49-54
• 4.2.1 單剛體動力學模型50-51
• 4.2.2 多剛體動力學模型51-54
• 4.3 高頻并聯(lián)機構運動學與動力學模型的驗證54-62
• 4.3.1 運動學反解的對比驗證56-59
• 4.3.2 動力學模型的對比驗證59-62
• 4.4 本章小結62-63
• 第5章 固有頻率分析及結構參數(shù)優(yōu)化63-83
• 5.1 引言63
• 5.2 高頻并聯(lián)機構的剛度63-65
• 5.3 高頻并聯(lián)機構的固有頻率65-67
• 5.3.1 固有頻率計算65-66
• 5.3.2 實例分析66-67
• 5.4 基于中位振動解耦的單剛體模型固有頻率計算67-72
• 5.4.1 單剛體模型的中位振動解耦條件67-71
• 5.4.2 基于中位振動解耦的單剛體模型固有頻率求解71-72
• 5.5 中位振動解耦單剛體模型的固有頻率分析72-78
• 5.6 并聯(lián)機構的結構參數(shù)優(yōu)化78-82
• 5.7 本章小結82-83
• 結論83-84
• 參考文獻84-88
• 附錄88-91
• 致謝91

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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  本文關鍵詞：高頻六自由度并聯(lián)機構的分析及結構參數(shù)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：312751