被动式Stewart隔振平台的隔振性能仿真研究
发布时间：2020-12-06 11:15
多维振动是一种普遍存在于工程实际的现象,如何对有害多维振动进行隔离,开展此方面的基础问题研究具有非常现实的工程意义与价值。Stewart并联机构由于具有高刚度、承载能力强、动态特性好等优点,近几年已被成功地应用于多维隔振设备的主体机构。目前关于Stewart隔振平台的研究主要都集中在主动隔振方面,但由于该种隔振平台具有结构复杂、可靠性低、能源依赖等缺点,限制了它在某些领域的应用,因此有必要对被动式Stewart隔振平台的隔振性能计算问题展开进一步的研究工作。本文以被动式Stewart隔振平台为研究对象,围绕着该平台隔振性能计算问题展开了研究工作,具体内容和取得的研究结论包括:（1）隔振平台结构参数对系统固有频率影响分析。依据Newtow-Euler方法,建立了一种计算该平台固有频率的动力学特征方程。针对初始位姿下结构参数:支腿减振器刚度-阻尼系数、上平台铰接点半径、上下平台近铰点分布角、初始位姿下上下平台质心距离和上平台位姿角,就可计算得到以上结构参数一定变化范围下系统的六阶固有频率的变化情况,并对各结构参数对系统固有频率的敏感性作出了分析。（2）基于该隔振平台单支腿结构模型和多自由度...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Stewart隔振平台三维模型
图 3.3 ANSYS FEM 模型模中上下平台、上下支腿采用 Shell63 和 Beam188平台和支腿之间都采用 Combine14 弹簧-阻尼单元模数来达到平台结构参数化的目的。为使 ANSYS 建模进行建模。初始位姿下平台各结构参数分别为：， Rb=0.6m，Rp=0.45m，δb=18.8°，δp=11.5°，H=0.45TLAB 求得前六阶固有频率对比如表 3-1 所示：表 3.1：ANSYS、MATLAB 六阶固有频率对比固有频率阶数 MATLAB ANSYS 误差1 2.576 2.503 2.9%2 3.577 3.480 2.7%3 7.302 7.142 2.2%4 12.251 12.304 0.4%5 18.631 17.920 3.9%6 19.451 19.820 1.8%知理论解与 ANSYS 仿真结果基本一致，可认为理论建模
然后去掉模型中对受力结构影响不大的结构（如倒角、小孔等），为分析方便，然后直接在UG自带有限元分析模块Nastran中进行静刚度分析。设置材料属性为钢，沿杆方向施加1000N的压力，其变形结果如图4.4所示。图4.4 球铰、万向铰有限元分析从仿真结果可以看出，球铰变形为 1.04×10-3mm，万向铰变形为 5.62×10-3mm，则通过计算沿杆方向的静刚度为 ks=9.615×105N/mm，ku=1.77×105N/mm，平台的其它结构参数见表 2.2。自然界中大量振动现象激励和时间都为非确定的函数关系，如不平路面上行驶的车辆振动、地震引起的结构振动等。它们共同的特点是激励和时间不成特定的函数关系，在激励的正确性对所研究对象不影响的情况下
【参考文献】：
期刊论文
[1]基础激励下6-UHP并联平台的动力学建模与仿真[J]. 王晓明,徐振邦,王兵,梁凯翔,吴清文. 机器人. 2016(06)
[2]基于ADAMS和Matlab/Simulink的6-UCU型Stewart并联机构联合仿真[J]. 许宏光,谭健. 机床与液压. 2016(11)
[3]空间光学载荷六维隔振系统的设计[J]. 杨剑锋,徐振邦,吴清文,李义,陈立恒,顾营迎. 光学精密工程. 2015(05)
[4]被动式Stewart隔冲平台的刚度特性[J]. 张春辉,汪玉,温肇东,赵建华. 振动.测试与诊断. 2015(02)
[5]铰链间隙对6自由度并联机床刀具位姿的影响分析[J]. 陈小岗,孙宇,彭斌彬,刘远伟. 机械科学与技术. 2013(01)
[6]空气弹簧隔振平台的振动传递率研究[J]. 林杰俊,李东升,沈小燕,金亮冰. 机械设计与制造. 2012(12)
[7]基于ADAMS的柔性体并联机构的变形及振动仿真分析[J]. 刘红军,张庆飞. 制造业自动化. 2012(01)
[8]Gough-Stewart并联机器人刚体动力学模型[J]. 吕帮俊,彭利坤,邢继峰,朱石坚. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(10)
[9]减振器阻尼比的确定[J]. 顾信忠,张铁山. 农业装备与车辆工程. 2010(12)
[10]天基精密跟瞄Stewart平台及其关键技术[J]. 李伟鹏,黄海. 航天控制. 2010(04)
博士论文
[1]六自由度隔振平台实验系统主被动耦合减振控制方法研究[D]. 钱承.湖南大学 2015
[2]飞行模拟器动感模拟关键技术研究[D]. 杨宇.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]带柔性梁的Stewart平台的卫星微振动动力学研究[D]. 吴国军.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于Stewart机构的隔振技术研究[D]. 杨小龙.南京航空航天大学 2014
[3]Stewart平台参数化动力学模型与隔振性能研究[D]. 马青超.哈尔滨工业大学 2012
[4]轿车动力总成悬置系统动力学仿真分析与优化设计[D]. 庞明伟.吉林大学 2008
[5]基于并联机构六自由度减振平台的设计与研究[D]. 石奇端.江苏大学 2007
本文编号：2901270
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Stewart隔振平台三维模型
图 3.3 ANSYS FEM 模型模中上下平台、上下支腿采用 Shell63 和 Beam188平台和支腿之间都采用 Combine14 弹簧-阻尼单元模数来达到平台结构参数化的目的。为使 ANSYS 建模进行建模。初始位姿下平台各结构参数分别为：， Rb=0.6m，Rp=0.45m，δb=18.8°，δp=11.5°，H=0.45TLAB 求得前六阶固有频率对比如表 3-1 所示：表 3.1：ANSYS、MATLAB 六阶固有频率对比固有频率阶数 MATLAB ANSYS 误差1 2.576 2.503 2.9%2 3.577 3.480 2.7%3 7.302 7.142 2.2%4 12.251 12.304 0.4%5 18.631 17.920 3.9%6 19.451 19.820 1.8%知理论解与 ANSYS 仿真结果基本一致，可认为理论建模
然后去掉模型中对受力结构影响不大的结构（如倒角、小孔等），为分析方便，然后直接在UG自带有限元分析模块Nastran中进行静刚度分析。设置材料属性为钢，沿杆方向施加1000N的压力，其变形结果如图4.4所示。图4.4 球铰、万向铰有限元分析从仿真结果可以看出，球铰变形为 1.04×10-3mm，万向铰变形为 5.62×10-3mm，则通过计算沿杆方向的静刚度为 ks=9.615×105N/mm，ku=1.77×105N/mm，平台的其它结构参数见表 2.2。自然界中大量振动现象激励和时间都为非确定的函数关系，如不平路面上行驶的车辆振动、地震引起的结构振动等。它们共同的特点是激励和时间不成特定的函数关系，在激励的正确性对所研究对象不影响的情况下
【参考文献】：
期刊论文
[1]基础激励下6-UHP并联平台的动力学建模与仿真[J]. 王晓明,徐振邦,王兵,梁凯翔,吴清文. 机器人. 2016(06)
[2]基于ADAMS和Matlab/Simulink的6-UCU型Stewart并联机构联合仿真[J]. 许宏光,谭健. 机床与液压. 2016(11)
[3]空间光学载荷六维隔振系统的设计[J]. 杨剑锋,徐振邦,吴清文,李义,陈立恒,顾营迎. 光学精密工程. 2015(05)
[4]被动式Stewart隔冲平台的刚度特性[J]. 张春辉,汪玉,温肇东,赵建华. 振动.测试与诊断. 2015(02)
[5]铰链间隙对6自由度并联机床刀具位姿的影响分析[J]. 陈小岗,孙宇,彭斌彬,刘远伟. 机械科学与技术. 2013(01)
[6]空气弹簧隔振平台的振动传递率研究[J]. 林杰俊,李东升,沈小燕,金亮冰. 机械设计与制造. 2012(12)
[7]基于ADAMS的柔性体并联机构的变形及振动仿真分析[J]. 刘红军,张庆飞. 制造业自动化. 2012(01)
[8]Gough-Stewart并联机器人刚体动力学模型[J]. 吕帮俊,彭利坤,邢继峰,朱石坚. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(10)
[9]减振器阻尼比的确定[J]. 顾信忠,张铁山. 农业装备与车辆工程. 2010(12)
[10]天基精密跟瞄Stewart平台及其关键技术[J]. 李伟鹏,黄海. 航天控制. 2010(04)
博士论文
[1]六自由度隔振平台实验系统主被动耦合减振控制方法研究[D]. 钱承.湖南大学 2015
[2]飞行模拟器动感模拟关键技术研究[D]. 杨宇.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]带柔性梁的Stewart平台的卫星微振动动力学研究[D]. 吴国军.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于Stewart机构的隔振技术研究[D]. 杨小龙.南京航空航天大学 2014
[3]Stewart平台参数化动力学模型与隔振性能研究[D]. 马青超.哈尔滨工业大学 2012
[4]轿车动力总成悬置系统动力学仿真分析与优化设计[D]. 庞明伟.吉林大学 2008
[5]基于并联机构六自由度减振平台的设计与研究[D]. 石奇端.江苏大学 2007
本文编号：2901270
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