用于抛光机床的空间并联机构的设计与分析

发布时间：2017-05-11 23:17

  本文关键词：用于抛光机床的空间并联机构的设计与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着工业技术高速发展,与制造技术相关的各行业对加工精度的要求不断提高,逐渐形成了超精密加工制造技术研究方向。作为超精密制造中的关键环节,抛光工艺可以提高制造工件几个数量级的精度,保证了工业设计的要求,对航天、军工等精密设备工业的快速发展提供了保障,具有重大深远的意义。根据实际加工需求,设计了抛光机床的主体部分为三自由度平动并联机构。利用螺旋理论得到了闭环支链的等效结构。基于立体几何法建立了正运动学模型。基于闭环矢量法建立了逆运动学模型。通过对逆运动学模型求导,推导出机构Jacobi矩阵,分别应用MATLAB仿真和ADAMS仿真,验证了逆运动学模型的正确性。采用边界极限搜索法,根据机构约束条件绘制了工作空间。基于Jacobi矩阵条件数构建了机构性能指标,并分析其在工作空间内的分布规律。根据机构的几何约束和装配条件,利用设计空间理论,建立了结构几何参数的约束关系。研究了基于虚功原理的静力学建模方法,通过机构刚度矩阵建立了刚度性能指标,为分析机构刚度提供依据。通过MATLAB数值仿真研究了结构几何参数对机构刚度的影响规律,为机构优化提供理论依据。研究了基于虚功原理的动力学建模方法。在采用轻质杆件的条件下,利用质量分布系数法建立了简化动力学模型。通过MATLAB数值仿真和分析,验证了简化模型的可行性。建立动力学性能指标,并分析其在工作空间面的分布规律,为控制提供理论依据。研究了D-H误差建模方法,并根据误差指标分析了结构几何参数对机构的误差敏感度。基于辨识方程残差最大绝对值最小化的参数辨识方法建立了机构误差参数识别模型,并采用群搜索算法法对待辨识量进行求解,为机构误差补偿提供分析依据。
【关键词】：平动并联机构 运动学 静刚度 动力学 误差分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.23
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 并联机构国内外研究现状及分析10-16
• 1.2.1 并联机构的运动学12-14
• 1.2.2 并联机构的刚度14-15
• 1.2.3 并联机构的动力学15-16
• 1.2.4 并联机构的误差分析16
• 1.3 课题主要研究内容16-18
• 第2章 平动并联机构运动学分析18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 平动并联机构构型分析18-20
• 2.2.1 并联机构构型18
• 2.2.2 闭环支链螺旋理论分析18-20
• 2.3 平动并联机构逆运动学20-23
• 2.3.1 逆运动学建模20-21
• 2.3.2 逆运动学仿真21-23
• 2.4 平动并联机构正运动学23-24
• 2.5 平动并联机构雅克比24-26
• 2.6 平动并联机构工作空间分析26-28
• 2.6.1 影响工作空间的几何约束条件26
• 2.6.2 工作空间求解26-28
• 2.7 平动并联机构的条件数28-29
• 2.8 平动并联机构设计空间分析29-33
• 2.9 本章小结33-34
• 第3章 平动并联机构静刚度分析34-41
• 3.1 引言34
• 3.2 平动并联机构的静力学分析34-37
• 3.2.2 并联机构构件刚度模型分析35-36
• 3.2.3 刚度性能指标36-37
• 3.3 刚度数值仿真37-40
• 3.3.1 工作空间刚度分布37
• 3.3.2 静平台机架角对机构刚度的影响37-39
• 3.3.3 动平台半径长对机构刚度的影响39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 平动并联机构动力学41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 动力学分析41-46
• 4.2.1 速度和加速度求解41-43
• 4.2.2 动力学建模43-44
• 4.2.3 动力学模型检验44-46
• 4.3 动力学优化分析46-48
• 4.3.1 动力学性能指标46-47
• 4.3.2 动力学指标仿真47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 平动并联机构误差分析49-62
• 5.1 引言49
• 5.2 平动并联机构误差建模49-56
• 5.2.1 机构误差分析坐标系的建立49-50
• 5.2.2 位姿转换矩阵的建立50-51
• 5.2.3 位姿误差建模方法51-52
• 5.2.4 姿态误差模型的建立52-54
• 5.2.5 机构几何参数的误差敏感度54-56
• 5.3 结构几何参数误差辨识56-61
• 5.3.1 辨识方程的建立56
• 5.3.2 群搜索算法56-59
• 5.3.3 基于群搜索算法的参数辨识仿真59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-68
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文68-70
• 致谢70

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本文编号：358304