新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计

发布时间：2017-09-03 01:25

  本文关键词：新型六自由度运动模拟器的性能分析与设计

  更多相关文章： 运动模拟器 Stewart平台 位置正解 位置反解 工作空间 各向同性 误差模型 虚拟样机

【摘要】：并联构型的运动模拟器由于其具有安全性高，成本低以及适应性好等的特点而得到了越来越多的应用，如用于训练飞行员的飞行模拟器、用于训练船员的船舶模拟器等。本文在Stewart平台的基础上提出了一种新型布局的六自由度运动模拟器，该模拟器可以应用于航空航天、军事及现代化工业生产等多种场合。 本文运用运动学相关理论，首先对该新型运动模拟器的位置正解及位置反解进行了求解。提出了一种用于解决该机构位置正解的新方法，结合位置分析，同时考虑机构本身所具有的结构约束，完成了该机构工作空间的求解。为了便于观察，绘制出了工作空间三维图及其对应的等高线，分析了机构尺寸参数对工作空间的影响。其次分别定义了用于表征运动学及静力学局部各向同性及全局各向同性性能的指标。利用前一指标分析了该机构各向同性性能在工作空间内的分布情况，，绘制出了三维分布图及其相应的等高线；利用后一指标分析了机构参数对工作空间的影响趋势。利用矢量微分法建立了该模型的误差模型，分析了各个误差源对机构末端误差的影响，同时分析了机构位姿及机构的结构参数对末端误差的影响程度，并绘制出了相应的特性曲线。最后应用Pro/E软件建立了该机构的虚拟样机模型，并利用ADAMS对其进行仿真，从中得到了该机构运动学及动力学仿真曲线。仿真结果表明该机构具有较好的运动学和动力学性能。
【关键词】：运动模拟器 Stewart平台 位置正解 位置反解 工作空间 各向同性 误差模型 虚拟样机
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112;TP391.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 运动模拟器国内外研究现状10-14
• 1.2.1 运动模拟器的发展历程10-12
• 1.2.2 国外运动模拟器的发展现状12-13
• 1.2.3 国内运动模拟器的发展现状13-14
• 1.3 课题研究内容14-16
• 第2章 新型六自由度运动模拟器的位置分析16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 新型六自由度运动模拟器的布局描述及坐标系建立16-18
• 2.2.1 布局介绍16-17
• 2.2.2 坐标系的建立17-18
• 2.3 新型六自由度运动模拟器的位置反解分析18-21
• 2.3.1 位置反解18-21
• 2.3.2 位置反解计算实例21
• 2.4 新型六自由度运动模拟器的位置正解分析21-27
• 2.4.1 位置正解计算方法22-24
• 2.4.2 正解算例24-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 新型六自由度运动模拟器的工作空间分析28-39
• 3.1 概述28-29
• 3.2 影响工作空间的因素29-30
• 3.3 工作空间的确定方法30-32
• 3.4 位置工作空间求解实例32-34
• 3.5 姿态工作空间求解实例34-35
• 3.6 基于工作空间的机构参数优化35-38
• 3.6.1 参数优化标志量的确定35-36
• 3.6.2 结构参数对工作空间的影响36-38
• 3.7 本章小结38-39
• 第4章 新型六自由度运动模拟器的性能分析39-69
• 4.1 引言39-40
• 4.2 运动学各向同性性能分析40-48
• 4.2.1 运动学各向同性性能指标确定40-41
• 4.2.2 运动各向同性指标在工作空间内的分布41-45
• 4.2.3 机构参数对运动各向同性性能的影响45-48
• 4.3 静力学各向同性性能分析48-57
• 4.3.1 机构静力分析及力雅可比矩阵48-49
• 4.3.2 静力学各向同性性能指标的确定49-50
• 4.3.3 静力学各向同性性能指标在工作空间内的分布情况50-54
• 4.3.4 机构参数对静力学各向同性性能的影响54-57
• 4.4 机构误差分析57-68
• 4.4.1 误差数学模型的建立57-59
• 4.4.2 误差源单项分析59-62
• 4.4.3 机构位姿对机构末端误差的影响62-65
• 4.4.4 结构参数对机构误差的影响65-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第5章 虚拟样机设计及仿真69-79
• 5.1 概论69-70
• 5.2 虚拟样机结构设计70-72
• 5.2.1 总体设计70-71
• 5.2.2 驱动系统设计71-72
• 5.2.3 动平台设计72
• 5.3 虚拟样机仿真72-78
• 5.3.1 三维模型的导入73-74
• 5.3.2 机构仿真74-78
• 5.4 本章小结78-79
• 结论79-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务及主要成果84-85
• 致谢85-86
• 作者简介86

【参考文献】

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本文编号：782053