一种大型Stewart平台的设计和分析

发布时间：2020-03-23 20:04

【摘要】：Stewart平台是一种六自由度的并联机构。由于Stewart平台结构稳定、紧凑,且精度高,因此特别适应于那些空间受限制或工作空间范围不大而负载却很大的工作场合。基于Stewart平台的基本原理,派生出许多基于不同运动学原理和结构的并联机构,并在许多科学研究和工业领域诸如飞行模拟器、并联机床、航海模拟器和微操作机器人等领域,获得了广泛的应用。 本课题首先根据课题要求建立了一种大型Stewart平台三维模型。并对Stewart平台进行了结构分析,计算了自由度。利用ADAMS与Solidworks的接口技术,把三维模型导入ADAMS,获得了Stewart平台的虚拟样机模型。 根据向量变换关系进行了Stewart平台空间位置和运动学分析。并基于ADAMS在不同运动情况下对Stewart平台进行运动学和动力学仿真,获得了各驱动杆的驱动力以及各运动副约束力随时间变化曲线。为运动控制提供了依据。 将Stewart平台的动平台转化为柔性体,在ADAMS中进行刚柔耦合动力学仿真。获得6根驱动杆的驱动力,并和刚体动力学仿真的结果相比较；将获得的各个时刻的动态载荷文件导入ANSYS中,对Stewart平台的动平台进行了在各个位姿状态下的有限元分析。通过比较、分析各载荷步的结果,获得了动平台的变形和应力分布情况。 最后,基于ANSYS软件,建立了Stewart平台零位姿状态的有限元模型,对其进行模态分析,提取前6阶的频率和振型,为振动控制提供了依据。
【图文】：

图1.1波音737一400飞行模拟器Fig.l.1FlightsimulatorofBoeing737一400国内外研究现状及发展趋势国内夕I\对于Stewart平台的研究现状ewart平台系统最早的研究出现于1965年Stewart的论文中。上世纪国际上对于并联机器人包括Stewart平台的研究还不多，到了上世纪90年代初，人们逐渐认识到了Stewart平台结构紧凑、运动精度高、稳、自重比高的优点，于是Stewart平台成了研究热点。联机器人从20世纪80年代以来，成为机器人领域中的几个研究热英国、日木德国等国家的研究机构分别开展了对并联机器人的研究。研究和开发并联机器人也很重视，并对这种新型数控设备的工程应，，纷纷投入大量金钱研究，并从上世纪90年代开始相继推出结构相的产品化样机。

文教育部“211”工程重点建设项目。燕山大学于作机样机。中科院沈阳自动化研究所、哈尔滨工业大学、清入研究，并研制出多台样机。其中清华大学是国之一，并于1997年12月与天津大学合作，共同轴机床原型机一一VAMT1Y(如图1.2)。在虚拟轴方面达到了国际先进水平。目前科研人员正在进工作，以实现并联虚拟轴机床的产业化[31。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH112

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本文编号：2597197