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学位论文 基于并联机构六自由度减振平台的设计与研究

  • 简介: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
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适用专业:机械设计及理论
适用年级:硕士
论文编号:101122

论文简介:
  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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