空间全柔顺并联机构构型拓扑优化设计
本文关键词：空间全柔顺并联机构构型拓扑优化设计 出处：《江西理工大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
更多相关文章： 全柔顺并联机构 拓扑方法 模态分析 优化设计
【摘要】：精密制造已成为衡量一个国家制造水平的重要标志,在精密制造、航空航天、汽车、微机电系统、医疗等领域得到了广泛应用。随着应用的发展,对空间全柔顺并联机构的要求也越来越高,与此同时对空间全柔顺并联机构的设计产生了新的挑战。因此,引入简单、高效的设计方法对空间全柔顺并联机构进行设计成为了研究新热点。本章以空间全柔顺并联机构为研究对象,引入拓扑优化理论对空间全柔顺并联机构进行构型的设计,并结合有限元分析软件对所设计的空间全柔顺并联机构进行优化分析,定量的验证了该设计方法的有效性及合理性,本文主要从以下几个方面展开研究:(1)以3-RPC型空间三自由度(三平移)并联机构为本体,首先对其微分运动学进行分析,得出其输入输出之间的映射关系,然后根据拓扑优化设计方法对并联机构本体进行优化设计并对所设计出的全柔顺并联机构进行静力学分析,最后将分析结果与传统并联机构的运动学特性相对比,从而验证了拓扑优化设计方法的科学性和有效性。(2)以4-RPTR型空间四自由度(三平移一转动)并联机构为本体,首先结合螺旋理论对其进行了运动特性分析,得出其运动状态,然后根据拓扑优化理论对并联机构本体进行优化设计并对四自由度全柔顺并联机构进行静力学分析,定量的验证了该方法的有效性及合理性。(3)针对所设计出的空间三、四自由度全柔顺并联机构,在建立其有限元模型的基础上分别对两者的约束模态进行分析,得到空间三、四自由度全柔顺并联机构在各阶模态下的固有频率和阵型。本文以拓扑优化设计方法为基础,以空间三、四自由度并联机构为研究对象,将两者进行有机结合,设计出空间三、四自由度全柔顺并联机构构型,从结构拓扑层面实现了空间并联机构的设计。
[Abstract]:Precision manufacturing has become an important symbol to measure the manufacturing level of a country. It has been widely used in the fields of precision manufacturing, aerospace, automobile, MEMS, medical treatment and so on. With the development of application. The requirement of spatial fully compliant parallel mechanism is higher and higher, at the same time, the design of spatial fully compliant parallel mechanism has a new challenge. Therefore, the introduction of simple. Efficient design method for spatial fully compliant parallel mechanism has become a new research hotspot. This chapter takes spatial fully compliant parallel mechanism as the research object. The topology optimization theory is introduced to design the spatial fully compliant parallel mechanism and the finite element analysis software is used to optimize the designed spatial fully compliant parallel mechanism. Quantitative verification of the effectiveness and rationality of the design method, this paper mainly from the following aspects of the study of the following aspects: 1) 3-RPC space three degrees of freedom (three translation) parallel mechanism as the body. Firstly, the differential kinematics is analyzed, and the mapping relationship between input and output is obtained. Then according to the topology optimization design method to optimize the parallel mechanism body design and the designed fully compliant parallel mechanism statics analysis. Finally, the results are compared with the kinematics characteristics of the traditional parallel mechanism. It is proved that the topology optimization design method is scientific and effective. The 4-RPTR space 4-DOF parallel mechanism is used as the main body. Firstly, the motion characteristics are analyzed based on the spiral theory, and the motion state is obtained. Then, according to the topology optimization theory, the optimization design of parallel mechanism body is carried out and the static analysis of four-degree-of-freedom fully compliant parallel mechanism is carried out. The validity and rationality of the method are quantitatively verified. On the basis of establishing its finite element model, the constraint modes of the two are analyzed, and the space three is obtained. The natural frequency and formation of the four-degree-of-freedom fully compliant parallel mechanism in each mode. Based on the topology optimization design method, this paper takes the spatial three-degree-of-freedom parallel mechanism as the research object and organically combines the two. The configuration of fully compliant parallel mechanism with three and four degrees of freedom is designed, and the design of spatial parallel mechanism is realized from the structure topology level.
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH112
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，本文编号：1390416
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