本文關(guān)鍵詞：基于Stewart平臺的并聯(lián)調(diào)姿及柔性力傳感器剛度技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以Stewart平臺并聯(lián)機構(gòu)剛度為研究出發(fā)點，為并聯(lián)機構(gòu)在大型重載式并聯(lián)調(diào)姿機構(gòu)和柔性并聯(lián)六維力傳感器在工程實際應(yīng)用中的性能要求提供技術(shù)支撐。通過三維建模軟件、虛擬仿真技術(shù)和數(shù)據(jù)處理軟件三者間的有機融合，，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剛度進行整體建模，提煉優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，確定研究對象的性能指標，著重研究并聯(lián)機構(gòu)在工程應(yīng)用中遇到的技術(shù)難題，為開發(fā)和研制新型的并聯(lián)機構(gòu)提供重要的理論依據(jù)，對并聯(lián)機構(gòu)在工程應(yīng)用上的推廣具有重要的實踐意義。本文主要的研究如下： 首先，通過引入串/并聯(lián)機構(gòu)的二階影響系數(shù)矩陣，給出串/并聯(lián)機構(gòu)的雅克比矩陣轉(zhuǎn)置微分與外載荷乘積形式的幾何意義及外載荷影響項子元素的物理意義；定義三維數(shù)組不同的轉(zhuǎn)置形式，建立串/并聯(lián)機構(gòu)在不同空間下的正逆向保守剛度矩陣模型，得到考慮外力影響后的Stewart并聯(lián)機構(gòu)統(tǒng)一的保守剛度矩陣模型，討論二階影響系數(shù)矩陣的分類及對稱性問題和外力對機構(gòu)剛度影響的意義。 其次，基于并聯(lián)機構(gòu)的影響系數(shù)法和虛功原理構(gòu)建天線副面調(diào)整機構(gòu)的完整剛度模型。構(gòu)造單分支支鏈的軸向線剛度模型，考慮虎克鉸和球鉸對分支桿軸向剛度的影響。通過引入變動參數(shù)求解得到副面調(diào)整機構(gòu)在定平臺可動時的完整剛度矩陣，充分解決副面調(diào)整機構(gòu)在空間任意位姿下剛度矩陣的計算問題。確定天線副面調(diào)整機構(gòu)的剛度性能評價指標，研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對其性能指標的影響規(guī)律。 再次，構(gòu)建基本柔性鉸鏈鏈如柔性桿、圓弧型柔性鉸鏈、直圓型柔性鉸鏈和柔性移動副等空間形式的6×6柔度矩陣，探討變矩形截面扭轉(zhuǎn)柔度的解析計算公式，推導(dǎo)柔性球鉸柔度矩陣各柔度子元素的設(shè)計計算公式。 最后，基于柔性串聯(lián)支路的變形疊加原理和柔性串聯(lián)支路并聯(lián)組合的變形協(xié)調(diào)條件，構(gòu)建柔性并聯(lián)六維力傳感器整體剛度矩陣和建立傳感器六維外力與分支桿軸向作用力之間的受力映射關(guān)系。提出基于最小奇異值的優(yōu)化指標的傳感器尺寸優(yōu)化設(shè)計方法，分析傳感器基本尺寸參數(shù)對傳感器性能指標的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：并聯(lián)調(diào)姿機構(gòu) 六維力傳感器 并聯(lián)機構(gòu) 柔性鉸鏈 影響系數(shù)矩陣 剛度/柔度 尺寸優(yōu)化 性能指標
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH112;TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題研究的背景及意義11-12
• 1.2 課題相關(guān)的研究現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 并聯(lián)機構(gòu)的定義及應(yīng)用發(fā)展12-13
• 1.2.2 并聯(lián)機構(gòu)剛度的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 柔性并聯(lián)機構(gòu)的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.4 六維力傳感器的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 δJ~TF 的幾何意義及其在靜剛度求解中的應(yīng)用21-39
• 2.1 引言21
• 2.2 三維數(shù)組轉(zhuǎn)置定義21-22
• 2.3 δJ~TF 的幾何意義及計算方法22-27
• 2.3.1 δJ~TF 的幾何意義22-25
• 2.3.2 δJ~TF 的計算方法25-27
• 2.4 δJ~TF 在并聯(lián)機構(gòu)中的應(yīng)用27-30
• 2.4.1 δJ~TF 在 Stewart 并聯(lián)機構(gòu)中的應(yīng)用27-29
• 2.4.2 δJ~TF 在預(yù)緊式 Stewart 六維力傳感器中的應(yīng)用29-30
• 2.5 關(guān)于外力對機構(gòu)剛度影響的兩點說明30-33
• 2.5.1 串/并聯(lián)機構(gòu)的二階影響系數(shù)矩陣31-32
• 2.5.2 外力對串/并聯(lián)機構(gòu)的剛度影響32-33
• 2.6 數(shù)值算例33-38
• 2.6.1 平面 2R 串聯(lián)機器人33
• 2.6.2 空間 6R 串聯(lián)機器人33-35
• 2.6.3 平面 3-RPR 并聯(lián)機器人35-36
• 2.6.4 空間 6-SPS Stewart 并聯(lián)機器人36-37
• 2.6.5 預(yù)緊式 6-1/3-3-1 型 Stewart 結(jié)構(gòu)六維力傳感器37-38
• 2.7 本章小結(jié)38-39
• 第3章 天線副面并聯(lián)調(diào)姿機構(gòu)完整剛度建模及性能分析39-67
• 3.1 引言39-40
• 3.2 天線副面調(diào)整機構(gòu)完整剛度模型40-45
• 3.2.1 天線副面調(diào)整機構(gòu)的一階影響系數(shù)矩陣40-42
• 3.2.2 天線副面調(diào)整機構(gòu)完整剛度模型構(gòu)建42-45
• 3.3 構(gòu)造 UPS 支鏈軸向線剛度模型45-48
• 3.3.1 構(gòu)造虎克鉸軸向線剛度系數(shù)45-47
• 3.3.2 構(gòu)造 UPS 支鏈軸向線剛度模型47-48
• 3.4 定平臺可動時天線副面調(diào)整機構(gòu)完整剛度矩陣48-51
• 3.4.1 定平臺置于動平臺上方時副面調(diào)整機構(gòu)受力確定48-50
• 3.4.2 定平臺可動時副面調(diào)整機構(gòu)完整剛度矩陣50-51
• 3.5 天線副面調(diào)整機構(gòu)剛度及微位移分析51-57
• 3.5.1 副面調(diào)整機構(gòu)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)51-52
• 3.5.2 初始位姿時調(diào)整機構(gòu)剛度分析52-53
• 3.5.3 動平臺中心微位移分析53-55
• 3.5.4 動平臺中心在初始高度平面內(nèi)的微位移分析55
• 3.5.5 有限元仿真驗證55-57
• 3.6 天線副面調(diào)整機構(gòu)剛度性能分析與評價57-66
• 3.6.1 剛度評價指標57-59
• 3.6.2 尺寸參數(shù)對機構(gòu)初始位姿最小奇異值的影響分析59-66
• 3.7 本章小結(jié)66-67
• 第4章 基本柔性單元概述及其柔度矩陣建立67-89
• 4.1 引言67
• 4.2 基本柔性單元概述67-69
• 4.3 基本柔性單元空間形式的柔度矩陣建立69-88
• 4.3.1 懸臂梁單元的柔度矩陣69-71
• 4.3.2 圓弧型柔性鉸鏈的柔度矩陣71-79
• 4.3.3 直圓型柔性鉸鏈的柔度矩陣79-80
• 4.3.4 柔性球鉸的柔度矩陣80-85
• 4.3.5 柔性移動副的柔度矩陣85-88
• 4.4 本章小結(jié)88-89
• 第5章 柔性并聯(lián)六維力傳感器剛度建模與受力映射解析89-119
• 5.1 引言89
• 5.2 柔性并聯(lián)六維力傳感器結(jié)構(gòu)特點89-91
• 5.3 柔性并聯(lián)機構(gòu)剛度建模方法91-95
• 5.3.1 柔性串聯(lián)支路剛度建模91-93
• 5.3.2 柔性并聯(lián)機構(gòu)剛度建模93-95
• 5.4 柔性并聯(lián)六維力傳感器剛度建模95-103
• 5.4.1 基本柔性單元柔度矩陣坐標變換及柔度建模95-98
• 5.4.2 六維力傳感器單分支柔性串聯(lián)支路剛度建模98-100
• 5.4.3 柔性并聯(lián)六維力傳感器剛度建模100-103
• 5.5 柔性并聯(lián)六維力傳感器受力映射解析103-106
• 5.6 柔性并聯(lián)六維力傳感器剛度及性能分析106-117
• 5.6.1 柔性并聯(lián)六維力傳感器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)及剛度矩陣106-108
• 5.6.2 有限元仿真驗證108-111
• 5.6.3 柔性并聯(lián)六維力傳感器尺寸優(yōu)化111-114
• 5.6.4 柔性并聯(lián)六維力傳感器性能分析114-117
• 5.7 本章小結(jié)117-119
• 結(jié)論119-121
• 參考文獻121-127
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果127-128
• 致謝128-129
• 作者簡介129

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李樹軍;Clement Gosselin;;3-RRR平面并聯(lián)機構(gòu)的剛度特性分析[J];東北大學學報(自然科學版);2007年01期

2 趙延治;張潔;趙鐵石;;彈性鉸平面并聯(lián)三自由度機器人連續(xù)剛度映射研究[J];燕山大學學報;2008年04期

3 吳鷹飛,周兆英;柔性鉸鏈的設(shè)計計算[J];工程力學;2002年06期

4 張景柱;徐誠;趙彥峻;;新型柔性鉸鏈的柔度計算[J];工程力學;2008年11期

5 陳貴敏;韓琪;;深切口橢圓柔性鉸鏈[J];光學精密工程;2009年03期

6 鐘春華;楊春輝;;全柔性鉸鏈平面并聯(lián)微動機器人的靜剛度性能分析[J];華東交通大學學報;2012年02期

7 朱仁勝;沈健;謝祖強;陳長琦;;雙軸柔性鉸鏈柔度的設(shè)計計算[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);2009年09期

8 王紀武,陳懇,李嘉;典型柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)參數(shù)對其剛度性能影響的研究[J];機器人;2001年01期

9 尹小琴,馬履中,楊啟志,陳瑞芳;3-RRC全柔性機構(gòu)中柔性鉸鏈剛度矩陣建立[J];江蘇大學學報(自然科學版);2003年04期

10 楊啟志,尹小琴,馬履中,杜生超;能量法求解全柔性微動機器人移動副的剛度[J];江蘇大學學報(自然科學版);2005年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 姚建濤;大量程并聯(lián)式六維力傳感器基礎(chǔ)理論與實驗研究[D];燕山大學;2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于Stewart平臺的并聯(lián)調(diào)姿及柔性力傳感器剛度技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：384004