本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜構(gòu)形柔性機(jī)械臂多維振動特性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東大學(xué)》 2014年

復(fù)雜構(gòu)形柔性機(jī)械臂多維振動特性分析

于慧  

【摘要】：機(jī)械臂是很多機(jī)械裝置機(jī)械系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,在工程實際中應(yīng)用廣泛。機(jī)械性能正朝著高效、低耗、質(zhì)輕、靈便的方向發(fā)展,含柔性機(jī)械臂的機(jī)械系統(tǒng)因具備上述優(yōu)點而得到了國內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。但相比于傳統(tǒng)的剛性機(jī)械臂,柔性輕質(zhì)機(jī)械臂由于剛度小、質(zhì)量輕,在運動過程中極易產(chǎn)生變形與振動,進(jìn)而影響機(jī)械性能。為解決上述矛盾問題,越來越多的研究者開始關(guān)注柔性機(jī)械臂的研究,并將其作為其他機(jī)械裝置動力學(xué)研究的輔助部分。 柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的柔性來源于連桿柔性和關(guān)節(jié)柔性。本文以復(fù)雜構(gòu)形柔性機(jī)械臂為研究對象,建立動力學(xué)模型時同時研究連桿柔性和關(guān)節(jié)柔性。在分析連桿柔性時,考慮連桿的橫向、縱向和扭轉(zhuǎn)多維振動,即不忽略任何一種振動變形對機(jī)械臂系統(tǒng)的影響；分析關(guān)節(jié)柔性時,將關(guān)節(jié)假設(shè)為6自由度的自由關(guān)節(jié),以多維線性彈簧來模擬其動力學(xué)特性。 本文首先建立了復(fù)雜構(gòu)形柔性機(jī)械臂的動力學(xué)模型。結(jié)合子系統(tǒng)綜合法中的傳遞矩陣法和機(jī)械導(dǎo)納法的建模思想,分別建立了柔性機(jī)械臂和柔性關(guān)節(jié)的動力學(xué)模型。對每個子系統(tǒng)模型進(jìn)行振動分析,求出各自振動特性,再根據(jù)各個子系統(tǒng)連接界面的變形協(xié)調(diào)關(guān)系,建立系統(tǒng)遞推方程,并求解此方程,從而得到整個柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的振動特性。 然后,在多連桿柔性機(jī)械臂動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,通過求解遞推方程得到了系統(tǒng)頻域響應(yīng)的解析表達(dá)式。進(jìn)一步通過傅里葉逆變換,得到兩種典型信號的時域響應(yīng)表達(dá)；提出適合本研究的評價指標(biāo),并以此作為分析復(fù)雜構(gòu)形柔性機(jī)械臂末端振動特性的主要準(zhǔn)則。 最后,以雙連桿柔性機(jī)械臂為算例,通過修改一系列內(nèi)部參數(shù)和外部配置,依據(jù)評價準(zhǔn)則分析討論末端柔性機(jī)械臂位移狀態(tài)的影響因素。內(nèi)部參數(shù)主要指多柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),包括柔性機(jī)械臂材料、截面形狀,柔性機(jī)械臂損耗因子,柔性關(guān)節(jié)的等效剛度等,外部配置主要是指柔性機(jī)械臂間的夾角、外部施加的控制力矩等。仿真結(jié)果表明,內(nèi)部參數(shù)和外部配置對柔性機(jī)械臂末端振動位移存在影響,且影響程度不盡相同。本課題為多連桿柔性機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和振動控制提供參考依據(jù),另一方也為含柔性臂機(jī)械系統(tǒng)研究提供理論補充,具有重要的研究和應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP241
【目錄】：

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【參考文獻(xiàn)】

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4 于慧;復(fù)雜構(gòu)形柔性機(jī)械臂多維振動特性分析[D];山東大學(xué);2014年

5 樊猛;柔性機(jī)械臂路徑優(yōu)化及控制[D];西安電子科技大學(xué);2010年

6 楊康華;柔性機(jī)械臂的振動控制與實驗研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

7 俞愛蘭;柔性機(jī)械臂振動控制及優(yōu)化研究[D];華東交通大學(xué);2011年

8 陳澤塔;柔性機(jī)械臂的建模與控制研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 王雪葵;柔性臂的動力學(xué)模型與控制的研究[D];東北大學(xué);2011年

10 姚威;空間大負(fù)載柔性機(jī)械臂軌跡跟蹤策略研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

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