刚度连续可变的液压转角自伺服柔顺关节的设计与特性研究

发布时间：2020-12-11 10:42

　　机器人关节是机械臂类机器人的关键部分,其性能的优劣,直接影响到机械臂的精度和性能。传统的工业机械臂,无法调和大输出力矩和高柔顺性的矛盾。本文针对工业生产的需要和人机交互安全性的问题,设计了一种可用于液压机械臂的大力矩、刚度连续可变的液压转角自伺服柔顺关节,使其兼顾了运动性能和柔顺性。并对该关节的结构和相关特性进行了深入的研究,论文的主要研究内容如下:(1)设计了一种刚度连续可变的液压转角自伺服柔顺关节,阐述了该关节的整体结构和工作原理,总结了该关节相比现有技术在结构上的创新。(2)建立了具有阀控泄漏量的关节动力学模型,利用数值分析软件分析不同阀控泄漏量对关节动态性能的影响,拟合出了阀控泄漏量与关节刚度的关系曲线。(3)利用数值分析软件分析不同外负载力矩对关节动态性能的影响,拟合出外负载力矩与关节负载压力的关系曲线。建立液压转角自伺服柔顺关节动态位置刚度的数学模型,得到关节外负载力矩的变化频率与动态位置刚度的Bode图。(4)设计一种降低阀口气蚀的新型转阀结构,采用FLUENT软件对其内部流场进行数值模拟,分析在不同阀芯转速、供油压力和阀芯环状流场宽度下,内流场节流特性的变化。 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景及意义
    1.3 国内外研究现状及发展动态分析
        1.3.1 机械臂类机器人国内外相关研究进展
        1.3.2 机器人柔顺关节国内外相关研究进展
        1.3.3 液压阀内流场国内外相关研究进展
    1.4 本文的研究内容及方法
第2章 液压转角自伺服柔顺关节的结构设计和工作原理
    2.1 引言
    2.2 液压转角自伺服柔顺关节的性能指标
    2.3 液压转角自伺服柔顺关节的结构设计
        2.3.1 液压转角自伺服柔顺关节整体设计
        2.3.2 液压转角自伺服柔顺关节关键零部件设计
    2.4 液压转角自伺服柔顺关节的工作原理
    2.5 液压转角自伺服柔顺关节结构的创新之处
    2.6 本章小结
第3章 液压转角自伺服柔顺关节的柔顺性分析
    3.1 引言
    3.2 液压转角自伺服柔顺关节变刚度原理
    3.3 具有阀控泄漏量的关节动力学模型
        3.3.1 阀口流量方程
        3.3.2 工作腔流量连续方程
        3.3.3 关节负载力矩平衡方程
    3.4 具有阀控泄漏量的液压转角自伺服柔顺关节动态性能和刚度分析
        3.4.1 仿真模型
        3.4.2 模型基本参数
        3.4.3 阀控泄漏量对关节动态性能的影响
        3.4.4 阀控泄漏量对关节刚度的影响
    3.5 总结
第4章 液压转角自伺服柔顺关节的外负载分析和动态位置刚度分析
    4.1 引言
    4.2 液压转角自伺服柔顺关节的动力学模型
    4.3 液压转角自伺服柔顺关节动态性能和负载压力分析
        4.3.1 外负载力矩变化对关节动态性能的影响
        4.3.2 外负载力矩变化对关节负载压力的影响
    4.4 液压转角自伺服柔顺关节动态位置刚度分析
    4.5 总结
第5章 液压转角自伺服柔顺关节双旋转阀口转阀二级节流特性研究
    5.1 引言
    5.2 二级节流降低气蚀的原理
    5.3 双旋转阀口转阀二级原理
    5.4 转阀内部流场仿真分析
        5.4.1 流场模型及网格划分
        5.4.2 控制方程
        5.4.3 双旋转阀口转阀流场仿真
        5.4.4 单旋转阀口转阀流场仿真
    5.5 影响双旋转阀口转阀二级节流特性的因素
        5.5.1 阀芯转速对双旋转阀口转阀二级节流特性的影响
        5.5.2 供油压力对双旋转阀口转阀二级节流特性的影响
        5.5.3 阀芯尺寸对双旋转阀口转阀二级节流特性的影响
    5.6 总结
第6章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 本文创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文及专利
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于凸轮机构的变刚度仿生柔性关节设计与分析[J]. 李满宏,马艳悦,张明路,张建华.  仪器仪表学报. 2019(02)
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硕士论文
[1]移动焊接机器人的轨迹规划与跟踪控制[D]. 孙双双.南京理工大学 2017
[2]阀芯旋转式四通换向阀液动力研究[D]. 周鸿彬.浙江大学 2015
[3]移动服务机器人机械臂结构设计及其优化研究[D]. 马国庆.哈尔滨工业大学 2014
[4]新型旋转液压自伺服关节设计与优化研究[D]. 胡琪.武汉科技大学 2014
[5]基于移动平台的机械臂结构优化设计[D]. 龚力.武汉理工大学 2012



本文编号：2910393