紧凑型六自由度振动台结构分析与优化

发布时间：2019-07-17 06:35

【摘要】：液压振动模拟试验系统作为产品抗震性能和可靠性验证的主要手段，是工程研究领域的一种关键设备，被广泛应用于航空、航天、兵器、汽车、建筑等工业部门。本课题以哈尔滨工业大学电液伺服仿真及试验系统研究所正在研究的“紧凑型六自由度振动台”工程项目为背景，分别研究了这类振动台的结构特性、运动学、多刚体动力学、频率特性、结构优化及基本控制策略。为该类振动台的实际研制奠定了基础。主要研究内容如下：首先，介绍了该类高频振动台的结构特点，以此为依据，借鉴串、并联混合机构的分析经验，推导其运动学反解的数学模型，并得到机构的速度雅克比矩阵。然后对试验台进行运动学仿真，验证模型的正确性。考虑该振动台是轻负载，不能忽略活塞杆和连杆质量，故采用Kane法对紧凑型六自由度振动台进行多刚体动力学建模，利用Matlab/Simulink模型验证，从而为振动台的优化设计及动力机构的设计选型奠定基础。然后，推导出预载情况下该紧凑型振动台的刚度矩阵，之后结合机构的惯量矩阵，给出振动台各个自由度的固有频率。分析各主要结构参数对振动台固有频率的影响规律。在此基础上，以扩大频宽、各向同性以及运动解耦为目标进行结构参数优选。然后确定液压缸和伺服阀的选型，并利用最大功能曲线和功率匹配曲线验证优化的合理性。参考国外同类振动台的技术参数，，结合具体设计指标，以哈工大电液伺服仿真及试验系统研究所在六自由度模拟台、大型振动台领域丰富的设计经验为基础，确定紧凑型六自由度振动台的结构参数和动力机构的选型。最后，建立通用的阀控对称缸数学模型，推导传递函数。然后重点分析液力驱动的紧凑型六自由度振动台的铰点空间控制原理，建立ADAMS虚拟样机，与Matlab进行联合仿真，验证了其运动学和液压控制系统的正确性，为设计研制紧凑型六自由度振动台奠定了必要的基础。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB534.2

【参考文献】