本文關(guān)鍵詞：5-DOF光柵拼接并聯(lián)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

  更多相關(guān)文章： 光柵拼接 并聯(lián)機(jī)構(gòu) 型綜合 機(jī)構(gòu)優(yōu)化

【摘要】：隨著新能源、天文物理學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展,大尺寸光柵的制取得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度重視。大尺寸光柵常采用多塊小口徑光柵機(jī)械式拼接的方法制備。并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、承載能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于光柵機(jī)械式拼接裝置中。目前光柵拼接并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論研究較少,因此從理論上對(duì)光柵拼接并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和研究?jī)r(jià)值。首先根據(jù)光柵拼接對(duì)機(jī)構(gòu)自由度及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的要求,基于虛擬鏈法進(jìn)行并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型綜合,得到所有滿足要求的構(gòu)型。然后考慮拼接過程中大負(fù)載、高精度、高穩(wěn)定性的要求,同時(shí)兼顧制造裝配的難易程度、經(jīng)濟(jì)性等方面的因素,通過確定運(yùn)動(dòng)鏈類型、運(yùn)動(dòng)支鏈的數(shù)目及形式,最終得到最優(yōu)的機(jī)構(gòu)構(gòu)型。依據(jù)光柵拼接的機(jī)構(gòu)優(yōu)化要求,以姿態(tài)角為0時(shí)的內(nèi)接矩形面積及基于雅可比矩陣的剛度矩陣模型分別建立光柵拼接機(jī)構(gòu)的工作空間及剛度目標(biāo)函數(shù);以并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)為結(jié)合點(diǎn),分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的影響,選取對(duì)工作空間和剛度目標(biāo)函數(shù)影響大的結(jié)構(gòu)參數(shù)作為優(yōu)化的變量對(duì)光柵拼接機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,得到滿足工作空間的剛度最大的一組結(jié)構(gòu)參數(shù)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。以機(jī)構(gòu)優(yōu)化中對(duì)支鏈長(zhǎng)度及鉸鏈點(diǎn)的布局優(yōu)化為基礎(chǔ),確定主動(dòng)支鏈、動(dòng)平臺(tái)及框架部分的結(jié)構(gòu)尺寸,完成光柵拼接并聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)。首先對(duì)機(jī)構(gòu)的支鏈及柔性部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和力學(xué)分析。然后對(duì)拼接機(jī)構(gòu)的整體模型進(jìn)行靜力仿真和模態(tài)仿真,分析機(jī)構(gòu)的可行性。最后通過比較不同的被動(dòng)支撐位置對(duì)機(jī)構(gòu)靜力變形和模態(tài)的影響,對(duì)被動(dòng)支鏈進(jìn)行優(yōu)化,得到光柵拼接并聯(lián)裝置整體優(yōu)化的結(jié)果。完成壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)模塊的位移特性測(cè)試實(shí)驗(yàn),并對(duì)微驅(qū)動(dòng)模塊的輸入、輸出特性進(jìn)行分析。對(duì)光柵拼接并聯(lián)裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)精度控制實(shí)驗(yàn)與穩(wěn)定性測(cè)試實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明光柵拼接并聯(lián)裝置的運(yùn)動(dòng)精度與穩(wěn)定性所滿足實(shí)際工程的要求。
【關(guān)鍵詞】：光柵拼接 并聯(lián)機(jī)構(gòu) 型綜合 機(jī)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9
• 1.2 機(jī)械式光柵拼接研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合及應(yīng)用研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 目前存在的問題14
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 光柵拼接并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合及優(yōu)選16-26
• 2.1 基于虛擬鏈法的構(gòu)型綜合理論基礎(chǔ)16-18
• 2.1.1 旋量理論簡(jiǎn)介16-17
• 2.1.2 虛擬鏈法簡(jiǎn)介17-18
• 2.2 PPS型并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合18-24
• 2.2.1 根據(jù)運(yùn)動(dòng)螺旋系確定約束螺旋系18-19
• 2.2.2 約束旋量系分解及組合19-20
• 2.2.3 運(yùn)動(dòng)鏈分支的組裝20-23
• 2.2.4 機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)副的選取23-24
• 2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)選24-25
• 2.3.1 選擇主被動(dòng)運(yùn)動(dòng)支鏈類型24
• 2.3.2 確定主被動(dòng)支鏈數(shù)目和形式24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 光柵拼接并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化26-37
• 3.1 光柵拼接機(jī)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)選取26-30
• 3.1.1 穩(wěn)定性目標(biāo)分析26-29
• 3.1.2 工作空間目標(biāo)分析29-30
• 3.2 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)確定30-33
• 3.2.1 剛度的目標(biāo)函數(shù)確定30-32
• 3.2.2 工作空間的目標(biāo)函數(shù)確定32-33
• 3.3 優(yōu)化變量選取及性能分析33-36
• 3.3.1 光柵拼接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)變量的確定33-34
• 3.3.2 剛度和工作空間性能分析34-35
• 3.3.3 優(yōu)化變量的選取和求解35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 光柵拼接并聯(lián)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化37-50
• 4.1 關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析37-43
• 4.1.1 支鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38-40
• 4.1.2 柔性部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析40-43
• 4.2 光柵拼接并聯(lián)裝置的有限元分析43-47
• 4.2.1 光柵拼接并聯(lián)裝置的靜力分析43-45
• 4.2.2 光柵拼接并聯(lián)裝置的模態(tài)分析45-47
• 4.3 光柵拼接裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化47-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 光柵拼接并聯(lián)裝置運(yùn)動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)50-56
• 5.1 微驅(qū)動(dòng)模塊運(yùn)動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)50-52
• 5.2 運(yùn)動(dòng)精度測(cè)試實(shí)驗(yàn)52-54
• 5.3 穩(wěn)定性測(cè)試實(shí)驗(yàn)54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 致謝62

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