3SPS-3RPPS轻载振动台研究
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【摘要】:多轴振动试验台作为工程上对于振动研究的基础设备,经常被用于地震模拟,工作中的零部件的振动环境的模拟以及运用于运动模拟器。然而现在被广泛使用的振动试验台基本都为重型,负载可以从1吨到数百吨不等,重型振动试验台虽也可用于更低负载的运行场合,但是其一般一整套系统的占地面积较大,同时,为满足试验台的伺服控制要求,其价格昂贵。本文在分析现在使用的振动试验台的一般结构特点的基础上,提出了一种可用于轻型负载场合的振动试验台,完成了对其运动方案,运动性能,振动模态进行了分析,并对所设计出的结构方案进行了初步优化。针对现如今振动试验台低频特性不好,工作空间有限,结合螺旋理论与空间拓扑理论,提出了一种利用“半开式”侧面支链布置方式,即侧面支链中驱动器并非固定,而是随着系统的运动而在空间中的位置发生变化,求解出了该机构分别在姿态角为零与初始位置为零状态下的工作空间。同时通过对所设计试验台的方案分析,分析了振动试验台在各自由度上运动以及各自由度相互耦合时各驱动器的速度与加速度曲线,以及分析了振动试验台各自由度与驱动器之间的相互运动关系和不同自由度之间各驱动器的运动的相互影响。另外,通过对振动试验台的刚度分析以及模态分析,分析了振动试验台的动态振动特性。最后,利用ANSYS Workbench中的优化设计模块对所设计的参数化模型进行了优化设计,分别对侧面驱动器初始长度,驱动器横截面尺寸,地面驱动器初始长度以及侧面R副所在杆的截面尺寸进行了优化,使振动台满足设计频率范围要求。
【关键词】:轻载振动台 运动方案分析 模态优化设计
【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】:2015
【分类号】:TB534.2
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-8
- 第1章 绪论8-16
- 1.1 课题的来源8
- 1.2 课题研究的背景与意义8-9
- 1.3 国内外研究现状及分析9-14
- 1.3.1 多轴振动试验台机构综合9-12
- 1.3.2 多轴振动试验台的发展方向及研究现状12-14
- 1.4 国内外文献综述的简析14-15
- 1.5 主要研究内容15-16
- 第2章 振动试验台运动方案分析16-26
- 2.1 引言16
- 2.2 试验台机构方案介绍16-17
- 2.3 振动试验台的运动学分析17-21
- 2.3.1 各激振器伸缩的速率反解17-18
- 2.3.2 支链顺从机构的速度与加速度分析18-21
- 2.4 运动学分析算例21-25
- 2.5 本章小结25-26
- 第3章 振动试验台运动性能分析26-35
- 3.1 引言26
- 3.2 运动空间分析26-28
- 3.2.1 定义限制运动空间的约束26
- 3.2.2 位姿零点的位置运动空间26-28
- 3.2.3 位置零点的位姿运动空间28
- 3.3 刚度分析28-34
- 3.4 本章小结34-35
- 第4章 振动试验台动态优化35-46
- 4.1 引言35
- 4.2 平台模态分析35-38
- 4.2.1 振动试验台结构特点介绍35
- 4.2.2 ANSYS workbench介绍35-36
- 4.2.3 振动试验系统模态分析36-38
- 4.3 平台振动谐响应的扫频分析38-39
- 4.3.1 扫频分析方法介绍38
- 4.3.2 振动试验台的扫频谐响应分析38-39
- 4.4 系统参数分析39-40
- 4.5 优化准备工作40
- 4.5.1 Solidworks与Workbench的无缝连接40
- 4.5.2 设计参数的设置40
- 4.6 振动试验台优化设计40-45
- 4.6.1 侧面支链转动副杆粗与侧边驱动器初始长度的尺寸优化41-43
- 4.6.2 驱动器的截面尺寸与地面驱动器的初始长度的尺寸优化43-45
- 4.7 本章小结45-46
- 结论46-47
- 参考文献47-51
- 致谢51
【参考文献】
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本文编号:394003
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