一种共轴混联机构运动学性能指标分析与仿真

发布时间：2017-07-25 20:13

  本文关键词：一种共轴混联机构运动学性能指标分析与仿真

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【摘要】：直升机具有独特的垂直起降、空中悬停、自转下滑等飞行能力,因此被广泛应用于民用和军事领域。与传统单桨直升机相比,三桨叶共轴直升机具有结构紧凑、重心稳定、机动性好等优点。近些年来,随着国内直升机需求的不断扩大,三桨叶共轴直升机在小型载人直升机和无人机领域逐渐受到重视,具有广阔的应用前景。本文对共轴混联直升机操纵机构进行运动学及性能指标研究,为小型三桨叶共轴无人机操纵机构尺寸优化提供理论依据。首先,介绍一种少自由度共轴混联机构,该混联机构是根据卡莫夫系列三桨叶共轴直升机操纵机构原理提出的简化等效机构,并以3条SPS支链呈120°对称布置的3SPS+RRS+PS并联机构取代原机构中复杂的操纵杆从而使操纵机构更加容易控制。其次,对共轴混联机构进行运动学分析,主要包括对混联机构自由度分析、位置正解和位置反解、速度、加速度分析。对下操纵机构位置方程求导得到机构输入部件速度、加速度。同时分析了下变距机构旋转环姿态与各运动支链、变距铰之间的位置关系。再次,利用速度、加速度全域性能指标理论对下操纵机构进行性能分析,对下操纵机构进行尺寸优化。使用MATLAB软件绘制速度、加速度性能与上下平台尺寸的关系图谱。分析由下操纵机构与下变距机构“动态式连接”组成的混联机构速度性能,使用虚设机构法分别建立两并联机构一阶影响系数矩阵。绘制混联机构速度性能与尺寸参数的关系图谱。找出混联机构速度性能较优时的尺寸参数。最后,使用PRO/E建立混联机构三维模型,导入ADAMS软件中对两组不同尺寸的混联机构进行速度仿真,通过对比两组机构速度波动情况,验证了对共轴混联机构速度性能分析的正确性。
【关键词】：三桨叶共轴式直升机 少自由度混联机构 运动学分析 全域性能指标 尺寸优化
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V275.1;V227
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题背景及研究目的和意义11-13
• 1.2 直升机操纵机构国内外研究现状13-15
• 1.3 混联机构国内外研究现状15
• 1.4 机构性能指标国内外研究现状15-16
• 1.5 课题主要研究内容16-18
• 第2章 混联机构模型的建立和自由度分析18-29
• 2.1 三桨叶共轴直升机旋翼系统操纵机构工作原理18-19
• 2.2 三桨叶共轴直升机旋翼系统操纵机构模型的建立19-20
• 2.3 三桨叶共轴直升机操纵机构各部件运动特点及等效机构20-22
• 2.4 共轴混联机构自由度分析22-28
• 2.4.1 下操纵机构自由度分析23-26
• 2.4.2 下变距机构自由度分析26-27
• 2.4.3 上下自动倾斜器姿态一致性证明27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 混联机构位置分析29-43
• 3.1 概述29
• 3.2 下操纵机构位置反解29-33
• 3.2.1 下操纵机构机构描述与坐标系建立29-30
• 3.2.2 下操纵机构位置反解30-33
• 3.3 下变距机构位置正解33-36
• 3.4 基于ADAMS软件位置仿真36-41
• 3.4.1 ADAMS软件介绍36-37
• 3.4.2 ADAMS仿真模型的建立37-38
• 3.4.3 ADAMS/VIEW仿真环境设置38-39
• 3.4.4 共轴混联机构ADAMS仿真39-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 混联机构速度和加速度分析43-51
• 4.1 概述43
• 4.2 下操纵机构速度和加速度分析43-48
• 4.2.1 下操纵机构速度分析43-45
• 4.2.2 下操纵机构加速度分析45-47
• 4.2.3 下操纵机构Jacobian矩阵及Hessian矩阵MATLAB算法47-48
• 4.3 共轴混联机构速度和加速度仿真48-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第5章 混联机构运动学性能分析51-67
• 5.1 概述51
• 5.2 下操纵机构性能指标分析51-55
• 5.2.1 下操纵机构速度全域性能指标51-53
• 5.2.2 下操纵机构加速度全域性能指标53-55
• 5.3 共轴混联机构速度性能指标55-62
• 5.3.1 少自由度并联机构虚设机构法56-57
• 5.3.2 并联机构一阶影响系数矩阵57-58
• 5.3.3 下操纵机构各支链一阶影响系数矩阵58-60
• 5.3.4 下操纵机构一阶综合影响系数矩阵60
• 5.3.5 下变距机构各支链一阶影响系数矩阵60-61
• 5.3.6 下变距机构一阶综合影响系数矩阵61-62
• 5.4 共轴混联机构速度性能指标62-64
• 5.5 共轴混联机构速度性能仿真验证64-66
• 5.6 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果72-73
• 致谢73-74
• 作者简介74

【参考文献】

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本文编号：573055