全向移动平台的底盘和动力系统设计

发布时间：2017-09-02 11:07

  本文关键词：全向移动平台的底盘和动力系统设计

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【摘要】：目前,随着自动化装配生产线水平的提高,智能化运载工具平台的移动性能对于工厂、企业的作业场地需求和生产效率提高具有重要影响。对于作业空问有限、承载量较大、有较高运载精度要求的工作场所,传统移动平台的机动性、运行精度等均存在一定劣势。由此,本文基于飞机发动机运输装配这一特定的运载平台需求,以全向移动系统的底盘和动力系统设计为研究对象,对其中涉及的关键技术问题和设计方法进行了深入的分析和探讨。首先,本文结合实际工程项目需求并基于全向移动理论对飞机发动机运输装配平台的底盘和动力系统进行了设计；其次,在此基础上对平台重心偏移前后的不同工况进行了运动学仿真,并利用简化的实车样机进行了测试,结合仿真和测试结果分析其运行精度及产生偏差的原因；最后,针对该运动偏差设计了相应的偏差控制策略,并利用MATLAB与ADAMS联合仿真方法对该策略的控制效果进行了相关测试。测试结果表明：所设计的全向运动平台具有良好的移动性能,相应的偏差控制策略很大程度上可以抑制由装载重心偏移所引起的横向和纵向运动偏差,具有较好的实际应用潜力。本文主要的研究内容包括：1.全向移动系统的运行原理及辊子建模方法研究。首先对Mecanum轮及全向移动系统的运动特性进行了分析,研究辊子建模加工方法,并对常用的母线近似方程进行误差对比,为装卸平台底盘的结构设计提供依据。2.发动机装卸平台底盘的结构设计。首先对平台的结构布置方案进行确定,基于此对车架、驱动和传动部件、全向轮结构、储存装置等部分进行了原理分析和结构设计,并在此基础上利用有限元软件ABAQUS对底盘关键零部件的刚度和强度进行分析和校核。3.装卸平台的运行工况仿真及简化实车样机测试。基于八轮全向平台的运动学理论,对平台工况进行分析,采用ADAMS虚拟样机技术对平台的重心偏移前后两种情形下的不同工况进行仿真,并利用简化实车样机进行测试对比。分析了侧向偏差的原因,为偏差控制提供数据支持。4.平台重心偏移时不同工况的偏差控制仿真。基于上述侧向偏差,设计有效的控制策略,并利用ADAMS与MATLAB进行联合仿真,依据仿真结果验证该策略的有效性。
【关键词】：全向移动平台 底盘 动力系统 偏差控制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景和意义10
• 1.2 移动平台国内外研究现状10-15
• 1.2.1 履带式移动平台10-12
• 1.2.2 气垫式移动平台12
• 1.2.3 轮式移动平台12-15
• 1.3 课题研究内容15-17
• 2 Mecanum轮移动系统研究17-28
• 2.1 Mecanum八轮移动平台的运动学模型17-22
• 2.2 辊子加工母线方程的确定22-27
• 2.2.1 辊子几何建模原理22-24
• 2.2.2 辊子母线加工曲线的确定24-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 发动机运输装配平台底盘结构设计28-49
• 3.1 项目要求和设计原则28-29
• 3.1.1 项目要求28
• 3.1.2 设计原则28-29
• 3.2 平台底盘整体结构方案确定29-30
• 3.3 动力系统的匹配30-35
• 3.3.1 动力参数31-34
• 3.3.2 驱动电机34
• 3.3.3 减速器34-35
• 3.4 Mecanum轮的结构设计35-40
• 3.4.1 Mecanum轮的结构方案设计35-36
• 3.4.2 Mecanum轮的设计参数36-38
• 3.4.3 辊子结构设计38
• 3.4.4 轮毂结构设计38-39
• 3.4.5 Mecanum轮结构和规格参数39-40
• 3.5 传动系统结构设计40-41
• 3.5.1 支座总成设计40-41
• 3.5.2 传动轴结构设计41
• 3.6 储存箱设计41-42
• 3.7 关键部件有限元分析42-47
• 3.7.1 轮毂有限元分析42-44
• 3.7.2 轴承支座有限元分析44-46
• 3.7.3 驱动轴的有限元分析46-47
• 3.8 底盘总装结构47-48
• 3.9 本章小结48-49
• 4 不同工况的平台运动仿真和简化实车样机测试49-72
• 4.1 平台运行工况理论分析49-51
• 4.2 平台运动仿真模型建立51-54
• 4.2.1 平台的几何模型建立51-52
• 4.2.2 平台的仿真模型搭建52-54
• 4.3 平台重心无偏移运动仿真分析54-60
• 4.3.1 平台横向运动仿真(X方向)54-56
• 4.3.2 平台纵向运动仿真(Y方向)56-58
• 4.3.3 平台原地旋转运动仿真58-60
• 4.4 平台重心偏移运动仿真分析60-68
• 4.4.1 平台横向运动仿真(X方向)61-63
• 4.4.2 平台纵向运动仿真(Y方向)63-66
• 4.4.3 平台原地旋转运动仿真66-68
• 4.5 基于模型样机的运行测试68-71
• 4.6 本章小结71-72
• 5 平台运行偏差控制优化72-84
• 5.1 横向运动(X)工况时侧向偏差控制优化仿真72-79
• 5.1.1 偏差控制策略72-74
• 5.1.2 仿真控制模型的设计74-77
• 5.1.3 优化仿真结果分析77-79
• 5.2 纵向运动(Y)工况时侧向偏差控制优化仿真79-83
• 5.2.1 偏差控制策略79-80
• 5.2.2 仿真控制模型的设计80-81
• 5.2.3 优化仿真结果分析81-83
• 5.3 本章小结83-84
• 6 总结与展望84-85
• 参考文献85-87
• 致谢87-88

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本文编号：778170