考虑多个铰链间隙的开环机构动力学特性研究

发布时间：2022-12-04 22:46

　　开环机构在工程中应用广泛,比如工业机器人、空间机械手等。特别是以工业机器人为典型代表的开环机构在经济结构转型以及制造业的用人成本趋势性上升的大背景下,其应用需求迎来爆发式增长。因此,深入研究与创新性发展开环机构,如何提高开环机构的效率、精度以及使用寿命具有十分重要的理论和现实意义。而铰链间隙的影响是破坏机械系统稳定性、可靠性等性能的众多因素中迫切需要解决的问题之一。本文以含多个铰链间隙的开环机构为研究对象,系统地分析其动力学性能,并进行实验验证。主要包括以下几方面的研究:以含多个铰链间隙的开环机构为对象,研究其运动传递规律和力流传递规律,建立其动力学模型。利用改进无质量杆法解决多自由度、多铰链间隙开环机构动力学方程求解困难的难题。给出一种针对空间转动铰链结构特点的模型分析方法,建立含空间转动铰链间隙的开环机构动力学模型并讨论其动力学求解方法。深入分析不同重力情况、不同间隙铰链位置、含间隙的空间转动铰链对开环机构动力学特性的影响,为提高开环机构的可靠性及稳定性提供理论依据。结合神经网络智能控制理论,利用神经网络内模控制算法研究铰链间隙等非线性因素影响的有效控制策略。搭建含多个铰链间隙的开... 

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 含间隙的铰链模型的研究进展
        1.2.1 连续接触模型
        1.2.2 二状态运动模型
        1.2.3 三状态运动模型
    1.3 含铰链间隙的机构动力学分析现状
    1.4 含铰链间隙的机构控制
    1.5 含铰链间隙的机构实验研究
    1.6 课题研究目标与内容
第二章 含间隙的转动铰链建模
    2.1 引言
    2.2 含间隙的平面转动铰链建模
        2.2.1 深沟球轴承建模
        2.2.2 改进的无质量杆方法
    2.3 含间隙的空间转动铰链建模
        2.3.1 空间坐标系描述
        2.3.2 空间转动铰链的运动学分析
        2.3.3 空间转动铰链的间隙描述
    2.4 接触判断与失效
    2.5 本章小结
第三章 含多个铰链间隙的开环机构动力学建模
    3.1 引言
    3.2 含多个平面转动铰链间隙的开环机构动力学建模
    3.3 多自由度多铰链间隙的开环机构动力学建模
        3.3.1 含多个铰链间隙的开环机构运动学建模
        3.3.2 含多个铰链间隙的开环机构动力学建模
        3.3.3 含多个铰链间隙的开环机构构件间作用力求解
    3.4 含多个空间转动铰链间隙的开环机构动力学建模
    3.5 动力学方程求解
        3.5.1 位置约束违约的修正
        3.5.2 速度约束违约的修正
    3.6 本章小结
第四章 含多个铰链间隙的开环机构动力学仿真研究
    4.1 引言
    4.2 含多个平面转动铰链间隙的开环机构动力学分析
    4.3 改进无质量杆法对多个平面转动铰链间隙的开环机构动力学分析
    4.4 含多个空间转动铰链间隙的开环机构动力学分析
    4.5 本章小结
第五章 含铰链间隙的开环机构的近似神经网络内模控制
    5.1 引言
    5.2 系统神经网络辨识
    5.3 神经网络近似内模控制器
    5.4 仿真研究
    5.5 本章小结
第六章 实验研究
    6.1 引言
    6.2 实验系统
        6.2.1 含间隙的空间转动铰链
        6.2.2 测试系统
    6.3 实验研究与结果分析
    6.4 本章小结
全文总结
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]A Robust Tracking Controller for Electrically Driven Robot Manipulators: Stability Analysis and Experiment[J]. Mohamadreza Homayounzade,Mehdi Keshmiri,Mostafa Ghobadi.  International Journal of Automation and Computing. 2015(01)
[2]柔性抓取机械臂-太阳翼耦合动力学与控制研究[J]. 田强,刘铖,刘丽坤,李新刚.  系统仿真学报. 2013(07)
[3]含间隙机构神经网络建模及其智能控制[J]. 李庭贵,薛邵文.  制造业自动化. 2013(04)
[4]含间隙柔性曲柄摇杆机构动力学分析[J]. 郭杏林,赵子坤.  机械强度. 2010(06)
[5]关节铰间隙对漂浮基星载天线扰动研究[J]. 游斌弟,潘冬,赵阳.  宇航学报. 2010(10)
[6]含间隙的平面四杆机构运动特性分析[J]. 吴焕芹,程强,钟诗清.  武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2010(03)
[7]面向虚拟样机的机构间隙旋转铰建模与动力学仿真[J]. 时兵,金烨.  机械工程学报. 2009(04)
[8]含三维间隙铰空间可展机构动力学数值分析[J]. 占甫,关富玲.  浙江大学学报(工学版). 2009(01)
[9]航天器铰接结构非线性动力学特性研究进展[J]. 王巍,于登云,马兴瑞.  力学进展. 2006(02)
[10]计及铰链间隙的机械臂动力学建模与仿真[J]. 何柏岩,高峰,王树新.  天津大学学报. 2005(09)

博士论文
[1]考虑运动副间隙的平面三自由度并联机构研究[D]. 张续冲.华南理工大学 2015
[2]考虑铰间间隙的机构动力学特性研究[D]. 白争锋.哈尔滨工业大学 2011

硕士论文
[1]考虑多间隙的连杆机构动力学理论研究[D]. 姚昊雄.湘潭大学 2014



本文编号：3709132