三自由度摇摆台方案设计与动力学分析

发布时间：2020-09-19 13:36

　　三自由度摇摆台是一种典型的机电一体化复杂产品,作为一种空间运动机械,被广泛用来模拟舰船、车辆、飞行器的运动姿态等。本文利用虚拟样机技术对三自由度摇摆台进行动力学设计与分析,主要研究内容包括: 依据系统总体的性能要求,对三自由度摇摆台的总体方案进行了设计,包括摇摆台的总体构成、机械本体方案设计、驱动方案设计、控制方案设计等。利用参数化设计软件Pro/E建立了摇摆台的三维实体模型,获得关键零部件的质量、质心位置、转动惯量等设计参数。基于虚拟样机软件ADAMS建立了三自由度摇摆台多刚体系统动力学模型,通过定义约束、载荷和仿真策略,对摇摆台的动力学特性进行了仿真,获得了摇摆台的运动和受力规律。建立了摇摆台结构参数影响动态特性的灵敏度分析模型,重点研究了上、下铰接点分布圆的半径、电动缸布置尺寸、结构间隙等对摇摆台性能的影响规律,在此基础上建立了以摇摆台驱动功率为目标函数的优化模型,对分布圆半径等结构参量进行了寻优计算,为摇摆台总体方案的优化匹配提供了参考依据。研究了摇摆台的姿态控制问题。对伺服电机、机械传动、负载等环节的控制建模技术进行了研究,利用系统建模软件AMESim建立了摇摆台位置系统串级复合控制模型。利用ADAMS软件的Control模块将摇摆台多体系统动力学模型与AMESim环境下的控制模型通过控制变量有机地连接起来,实现了摇摆台的机电动态特性联合仿真,仿真结果表明了控制方法的有效性和联合仿真的实用性。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH112
【部分图文】：

样机,并联机床,并联机器人,六自由度

图1.2.2黄真等研制的并联样机图1.2.3V阁MTI并联机床2000年，国防科技大学和香港科技大学联合研制银河六自由度并联机床:东北大学和大连钢铁集团有限公司合作制造出国产第一台3一PTT型水平滑块式三杆并联机床;北京理工大学制造了六自由度BKX一I变轴并联机床:河北工业大学也研制了五自由度五轴并联加工中心。2001年6月清华大学与昆明机场股份有限公司共同研制的‘‘XNZ63”并联机床，其综合指标达到国际先进水平。随着六自由度并联机器人相关技术研究的日趋成熟，由于受铰链约束、支链干涉、奇异行为等因素的影响，致使6自由度并联机器人机构存在动平台实现姿态能力差、工作空间小的固有缺陷，少自由度并联机器人逐渐引起国际学者们的关注[6，刀。少自由度并联机器人一般指自由度数目为2、3、4或5的并联机器人。这类并联机器人驱动元件少，机构简单，结构紧凑，制造费用低，具有较高的实用价值和良好的应用前景。这类机器人可以应用到不需要6个自由度的场合。澳大利亚的Huni被公认为少自由度并联机构研究的先驱者。1983年，他应用空间机构自由度计算准则及Ball的螺旋理论，给出了一张并联机构的机型列表，列

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大量的仿真时间，也可以保证ADAMS的仿真分析过程能够顺利进行。根据第二章中的方案设计，在Pro甩中设计完成三自由度摇摆试验台的简易三维实体模型。图3.2.1是电动缸的简易模型。图3.2.2是摇摆台装配模型。图3.2.1电动缸简易模型图3.2.2三自由度摇摆试验台的实体简易模型在摇摆台三维实体模型完成设计和装配后，需要对其进行质量检查、间隙检查及干涉检查。质量检查可以求出系统的整体质量，并能求出每一个部件的质量，

【引证文献】