学位论文基于并联机构六自由度减振平台的设计与研究_机械论文

　　学位论文基于并联机构六自由度减振平台的设计与研究，共95页，32774字。
　　摘要
　　
　　随着科技的发展，多维振动问题已成为影响各种机械设备、精密仪器仪表、车载、船载、航空、航天等相关设备的性能和使用寿命的主要原因，因而多维减振就成为国内外急需解决的一个技术难题，实施多维减振就具有重要的现实意义。
　　本论文在国家自然科学基金项目“仿橡胶多维减振平台设计的系统理论与非线性解耦控制（50375067）”的资助下，首次提出将六自由度并联机构用作六维减振平台的主体机构，并在机构原动件处辅以弹性阻尼系统，实现能量吸收及动力自适应平衡，从而实现多维减振。
　　首先，以并联机构拓扑结构型综合基本理论为基础，对六自由度并联机构的构型进行综合，得到了一百多种可用作减振平台的并联机构；然后根据减振平台机型的选取原则初步选出了三种机型，并对选出的三种机型在耦合度和减振效果等方面进行了比较分析，最后选出了耦合度小、减振效果最好的机型。
　　其次，对选出的最优机型进行了运动学和动力学分析。运动学分析包括机构的位置正反解、速度、加速度、工作空间等方面。其中用机构数学中的坐标变换法对其进行位置正反解分析，并用MATLAB软件编制位置正反解程序进行了计算验证；用影响系数方法对其速度和加速度进行了分析，用直角坐标形式搜索的方法对平台定姿态的工作空间（可达工作空间）进行了研究，并用MATLAB软件编制程序绘制了工作空间图形。基于Kane方法对减振平台进行了动力学分析，主要分析了机构中各个支路平衡驱动力的研究；依据ADAMS软件建立此机构的虚拟样机，并进行了运动学和动力学仿真分析。
　　最后，加工制造出此机型，并在试验台上做了减振实验，仿真和实验结果说明了此减振装置有良好的减振特性，有广泛的应用前景。
　　总之，基于并联机构的多维减振平台系统是多维减振领域里的新理念、新突破，且具有结构简单，机型紧凑，精确度高，部分或完全解耦的机型易于控制等特点。因此，此类多维减振系统有望在多个行业得到应用。
　　
　　关键词：多，型综合，运动学，动力学
　　
　　目录
　　
　　第一章绪论.....................................................................1
　　 1.1 研究背景与研究意义.................................................................1
　　 1.2 多维减振国内外研究现状......................................................2
　　 1.3 并联机构的应用与研究现状.............................................3
　　 1.4 主要研究内容与方法................................................................5
　　第二章六自由度并联机构型综合........................................................7
　　 2.1 概述..............................................................................7
　　 2.2 理论基础.........................................................................8
　　 2.3 机型综合方法及其过程............................................................10
　　第三章六自由度减振平台机型选择......................................................16
　　 3.1 减振平台主体机构的性能要求...........................................................16
　　 3.2 减振平台机型的选取原则......................................................16
　　 3.3 减振平台机型的比较.............18
　　第四章六自由度减振平台主体机构运动学分析......................................25
　　 4.1 引言...........................................................................25
　　 4.2 位置反解和反解分析.............................................................26
　　 4.2.1 位置反解分析...............................................................26
　　 4.2.2 位置正解分析...........................................28
　　 4.2.3 位置正反解实例计算和验证...................................29
　　 4.3速度、加速度分析.................................................................30
　　 4.3.1主体机构速度分析.......................................................................31
　　 4.3.2主体机构加速度分析...................................................................32
　　 4.3.3实例计算.................................................33
　　 4.4 工作空间分析..........................................................35
　　 4.4.1 工作空间分类....................................................................36
　　 4.4.2 影响工作空间的因素..................................................................36
　　 4.4.3 主体机构工作空间求解..............................................................38
　　第五章六自由度减振平台主体机构动力学分析......................................43
　　 5.1前言...............................................................................43
　　 5.2动力学方程的建立.................................................................43
　　第六章减振平台虚拟样机设计及仿真.........................................................50
　　 6.1虚拟样机技术概述与ADAMS简介....................................................50
　　 6.2主体机构建模与仿真...............................................................52
　　第七章减振平台的设计制造与实验....................................................60
　　 7.1 减振平台设计制造................................................................60
　　 7.2 振动测试.........................................................62
　　结论和展望.......................................................................66
　　参考文献.............................................................................68
　　附录A: 六自由度减振平台主体机构位置反解程序................................71
　　附录B: 六自由度减振平台主体机构位置正解程序.................................73
　　附录C: 六自由度减振平台主体机构工作空间程序.................................76
　　致谢..................................................................................84
　　在学期间发表的论文.......................................................................85

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