空间四自由度全柔顺并联机构精密定位平台的刚度分析

发布时间：2017-09-13 12:08

  本文关键词：空间四自由度全柔顺并联机构精密定位平台的刚度分析

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【摘要】：科技在日新月异的高速发展,精密定位技术的精度也在不断的提高。怎样设计出具有更高精度的微位移平台成为当前精密定位技术发展的一个必然趋势。微动平台的刚度是影响其精度的重要因素,因此对刚度的分析至关重要。 首先,本文以并联机构、柔顺机构等理论为支撑设计了一类以全柔顺并联机构为主要构件的精密定位平台；其次,依据虚功原理和单元动力学方程设计了一种对全柔顺并联机构静刚度的求解方法；最后,应用软件对所求结果验证,得证该方法的正确性。论文的主要工作包括： 1、从三类(3T1R、2R2T、3R1T)四自由度并联机构中分别选出一种机构,并利用螺旋理论分析其运动特性； 2、根据所选并联机构(型号：4-CRU型、2RPU-2SPS型、4-RPUR型),通过柔性铰链替换法、柔顺机构学等相关知识设计出相应的全柔顺并联机构,使其作为精密定位平台的主要构件； 3、利用单元动力学方程、全柔顺并联机构的结构特征等知识,求解全柔顺并联机构的静刚度；根据虚功原理,得出动平台的应变； 4、利用ANSYS软件,分别对4-CRU型全柔顺并联机构、2RPU-2SPS型全柔顺并联机构和4-RPUR型全柔顺并联机构进行建模仿真,并得出其应变； 5、将求解数据和仿真数据对比,得证所设计方法正确。 结果： 1、所设计方法正确。 2、通过三类四自由度全柔顺并联机构的整体刚度的计算,均得出合理的结果,说明此种方法不仅适应于特例,并且具有一般性。 3、全柔顺并联机构的设计及其刚度的计算,丰富了精密定位平台的类型,提高了精密定位平台的精度。
【关键词】：精密定位平台 螺旋理论 全柔顺并联机构 静刚度 仿真分析
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 国内外研究现状8-15
• 1.2.1 精密定位平台的研究现状8-13
• 1.2.2 柔性并联机构刚度研究的国内外现状13-15
• 1.3 课题的选题背景及研究意义15-16
• 1.4 主要研究的内容16-18
• 第二章 精密定位平台设计的理论基础18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 柔性机构和柔顺机构的区别和联系18
• 2.3 微动精密定位平台18-21
• 2.3.1 微动精密定位平台的闭环控制简图18-19
• 2.3.2 精密定位平台传动方式及材料的选择19-20
• 2.3.3 精密定位平台的精度影响因素及存在的问题20-21
• 2.4 柔性铰链21-23
• 2.5 基于全柔顺并联机构的精密定位平台的设计思路23
• 2.6 螺旋理论的简介23-27
• 2.6.1 线矢量和旋量23-24
• 2.6.2 刚体的螺旋运动24
• 2.6.3 运动副的螺旋表示24-25
• 2.6.4 螺旋的互易积及线性相关性25-26
• 2.6.5 旋量的运算规则26-27
• 2.6.6 四自由度并联机构的约束螺旋系27
• 2.7 虚功原理27
• 2.8 有限元分析的流程27-28
• 2.9 精密定位平台的刚度28-31
• 2.9.1 单元动力学方程的建立28-31
• 2.9.2 单元动力学方程与支链系统动力学方程之间的转换31
• 2.10 本章小结31-32
• 第三章 空间4-CRU型精密定位平台的设计与研究32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 4-CRU并联机构32-33
• 3.2.1 4-CRU型并联机构的构型描述32
• 3.2.2 4-CRU型并联机构的运动特性分析32-33
• 3.3 基于4-CRU型全柔顺并联机构的设计33
• 3.4 4-CRU型全柔顺并联机构刚度的分析33-43
• 3.4.1 利用动力学分析4-CRU型全柔顺并联机构支链的刚度33-38
• 3.4.2 运动学分析4-CRU型全柔顺并联机构的刚度38-40
• 3.4.3 全柔顺并联机构的刚度与弹性变形40-41
• 3.4.4 ANSYS软件仿真求动平台的应变41-43
• 3.5 计算结果与仿真结果对比分析43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 空间2RPU-2SPS型精密定位平台的设计及研究44-59
• 4.1 引言44
• 4.2 2RPU-2SPS型并联机构44-45
• 4.2.1 2RPU-2SPS型并联机构的构型描述44
• 4.2.2 2RPU-2SPS型并联机构运动特性分析44-45
• 4.3 2RPU-2SPS全柔顺并联机构的设计45-46
• 4.4 2RPU-2SPS型全柔顺并联机构刚度的分析46-57
• 4.4.1 利用动力学分析2RPU-2SPS型全柔顺并联机构RPU支链的刚度46-50
• 4.4.2 利用动力学分析2RPU-2SPS型全柔顺并联机构SPS支链的刚度50-53
• 4.4.3 运动学分析2RPU-2SPS型全柔顺并联机构的刚度53-55
• 4.4.4 全柔顺并联机构的刚度与弹性变形55
• 4.4.5 ANSYS软件仿真求动平台的应变55-57
• 4.5 计算结果与仿真结果对比分析57
• 4.6 本章小结57-59
• 第五章 空间4-RPUR型精密定位平台的设计及研究59-72
• 5.1 引言59
• 5.2 4-RPUR型并联机构59-60
• 5.2.1 4-RPUR型并联机构的构型描述59
• 5.2.2 4-RPUR并联机构运动特性分析59-60
• 5.3 4-RPUR型全柔顺并联机构的设计60-61
• 5.4 4-RPUR型全柔顺并联机构刚度的分析61-70
• 5.4.1 利用动力学分析4-RPUR型全柔顺并联机构RPUR支链的刚度61-66
• 5.4.2 运动学分析4-RPUR型全柔顺并联机构的刚度66-68
• 5.4.3 全柔顺并联机构的刚度与弹性变形68
• 5.4.4 ANSYS软件仿真求动平台的应变68-70
• 5.5 计算结果与仿真结果对比分析70
• 5.6 本章小结70-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 参考文献74-77
• 附录A77-85
• 附录B85-86
• 附录C86-87
• 致谢87-88
• 在学期间发表的学术论文88-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：843619