基于PP副的并联机构性能分析及其应用
发布时间：2021-12-23 18:44
论文所涉及激光装置是我国目前能量最大、功率最高、最先进的激光装置,其主要功能是用于激光惯性约束聚变研究。在其光学回路中安装有一系列不同类型的光机模块,这些模块具有制造精密、造价昂贵、洁净度高、质量大等特点,同时模块的装校具有高精度、长行程、盲源柔性对接等要求,故此需要一套专用的设备实现其柔顺精密装校。针对此要求,在全面分析了模块的装校特点和研究现状后,研制了一套柔顺精密装校系统。六自由度位姿调整机构作为该系统的核心部分,主要由3-（?）PR（1）平面并联机构及3-P（?）S空间并联机构混联组成,其中3-（?）PR并联机构的主要作用是提供平面位姿调整功能,3-P（?）S并联机构的作用则是提供水平位姿调整功能。常用的3-（?）PR平面并联机构分为Δ形和U形两种,两者的主要区别在于基座形状的不同,并由此带来了机构性能的差异。通过矢量法分别得到了这两种构型的位置逆解,从而解算得到了两种构型的雅克比矩阵,并确定了其奇异位形。通过引入灵巧度、速度和刚度性能指标,对两种构型的相应性能进行了分析,并研究了影响其性能分布的因素。以性能分析为基础,分别得到了两种构型的优质性能区间。研究结果表明,Δ形3-（...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
NIF结构示意图
已知实验条件下，每升海水可提取六分之一克氘，其聚变反应所释放的能量等同于三百升汽油燃烧所产生的能量，并且其副产品是没有放射性的水，清洁无污染。广为人知的氢弹爆炸即是聚变反应(氘氚聚变)的典型代表，其可在瞬间产生巨大的能量，但其聚变反应的过程还不能实现可控。从原材料看，氘氚聚变所需要的海水资源非常丰富，而聚变反应产生的副产品是清洁无污染的水，因此聚变反应的应用前景非常可观。目前，科学家已经掌握了通过海水制取氘的技术，但仍未掌握实现可控核聚变的技术，一旦这一技术得到突破，人类面临的能源问题将迎刃而解[2]。惯性约束核聚变(Inertial Confinement Fusion, ICF)是实现可控核聚变的一种有效方式。其基本原理是：在极短的时间内，将强大的脉冲激光束均匀的照射在氘氚靶丸上，通过靶丸表面物质的消融而向外喷射产生的聚心反冲力，将靶丸物质压缩至高密度和热核燃烧所需的温度，并维持一定的约束时间，完成核聚变反应，从而释放出聚变能[3-5]。相关国家和实验室已经在 ICF 装置上进行了大量的研究和实验。
重庆大学博士学位论文国国家点火装置[6-8](National Ignition Facility, NIF)是当今世界最大的图 1.1 所示，NIF 装置长约 215m，宽约 120m。该工程总投资约为落于加利福尼亚州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室。NIF 装置含 192总能量为 1.8MJ，功率为 500TW，其光路图及光学元件分布如图 1.，NIF 实验平台的 192 路高能量激光将压缩在氘氚聚变靶丸上，提供近 1GK，压力接近 1Tbar，使之具备点火并燃烧的条件[7-9]。2010 年置完成了首次点火实验，192 路高能量激光打出了 600 万华氏度的高星或大行星核心的温度。法国在该方面也进行了相应的研究，并与术上展开了全面的技术合作，其“兆焦耳激光系统”和 NIF 参数大同的是其激光光束为 240 路。
【参考文献】：
期刊论文
[1]可控核聚变的研究现状及发展趋势[J]. 武佳铭. 电子世界. 2017(21)
[2]驱动冗余重型并联机构的动力学性能[J]. 许金凯,王煜天,张世忠. 吉林大学学报(工学版). 2017(04)
[3]神光-Ⅲ精密装校平台运动学分析[J]. 谢志江,吴小勇,范乃吉,郭宗环,袁岳军,王康. 吉林大学学报(工学版). 2017(05)
[4]三维阶梯轴孔非接触式装配技术研究[J]. 吴小勇,谢志江,陈长松,刘飞. 计算机集成制造系统. 2017(01)
[5]基于改进蚁群算法的3-PPR并联机构位置正解研究[J]. 吴小勇,谢志江,宋代平,刘飞,罗久飞,毛冰滟. 农业机械学报. 2015(07)
[6]基于自然正交补的真空机器人动力学建模[J]. 黄玉钏,曲道奎,徐方. 机器人. 2012(06)
[7]惯性约束聚变点火靶候选靶丸特点及制备研究进展[J]. 张占文,漆小波,李波. 物理学报. 2012(14)
[8]6-PUS/UPU并联机器人冗余驱动力控制仿真[J]. 段艳宾,梁顺攀,李聪,赵永生. 计算机集成制造系统. 2011(10)
[9]Stewart机构刚度映射建模与仿真[J]. 吕帮俊,朱石坚,彭利坤,邢继峰. 振动与冲击. 2011(04)
[10]大型高功率激光装置下装系统的碰撞检测[J]. 谢志江,刘其南,袁晓东,李诚. 重庆大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]基于动力学分析的改进型Delta并联机构运动可靠性建模技术[D]. 徐东涛.东北大学 2015
[2]一种五自由度混联机器人静柔度建模与设计方法研究[D]. 汪满新.天津大学 2015
[3]新型3-DOF驱动冗余并联机构动力学建模及其滑模控制研究[D]. 牛雪梅.江苏大学 2014
[4]支链布局对一类三自由度并联机构结构约束及运动学性能的影响研究[D]. 李彬.天津大学 2012
[5]一种两自由度并联机构优化设计及动力学控制研究[D]. 郝齐.清华大学 2011
[6]并联机构若干基本问题的研究[D]. 程世利.南京航空航天大学 2011
[7]二自由度冗余驱动并联机器人的动力学建模及控制研究[D]. 李艳.山东大学 2010
[8]一种新型6-PRRS并联机器人系统的研究[D]. 刘玉斌.哈尔滨工业大学 2007
[9]并联机构奇异性分析及免奇异方法研究[D]. 郭瑞琴.同济大学 2007
[10]一类2R1T三自由度并联机构的设计理论与方法研究[D]. 齐明.天津大学 2007
硕士论文
[1]3UPS-PU并联机构运动及可靠性特性研究[D]. 王娜.重庆大学 2016
[2]下装六自由度位置姿态动态调整装置的设计与研究[D]. 谢章.重庆大学 2016
[3]用于孔轴柔顺装配的自动精密装配系统[D]. 魏维君.大连理工大学 2009
本文编号：3548992
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
NIF结构示意图
已知实验条件下，每升海水可提取六分之一克氘，其聚变反应所释放的能量等同于三百升汽油燃烧所产生的能量，并且其副产品是没有放射性的水，清洁无污染。广为人知的氢弹爆炸即是聚变反应(氘氚聚变)的典型代表，其可在瞬间产生巨大的能量，但其聚变反应的过程还不能实现可控。从原材料看，氘氚聚变所需要的海水资源非常丰富，而聚变反应产生的副产品是清洁无污染的水，因此聚变反应的应用前景非常可观。目前，科学家已经掌握了通过海水制取氘的技术，但仍未掌握实现可控核聚变的技术，一旦这一技术得到突破，人类面临的能源问题将迎刃而解[2]。惯性约束核聚变(Inertial Confinement Fusion, ICF)是实现可控核聚变的一种有效方式。其基本原理是：在极短的时间内，将强大的脉冲激光束均匀的照射在氘氚靶丸上，通过靶丸表面物质的消融而向外喷射产生的聚心反冲力，将靶丸物质压缩至高密度和热核燃烧所需的温度，并维持一定的约束时间，完成核聚变反应，从而释放出聚变能[3-5]。相关国家和实验室已经在 ICF 装置上进行了大量的研究和实验。
重庆大学博士学位论文国国家点火装置[6-8](National Ignition Facility, NIF)是当今世界最大的图 1.1 所示，NIF 装置长约 215m，宽约 120m。该工程总投资约为落于加利福尼亚州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室。NIF 装置含 192总能量为 1.8MJ，功率为 500TW，其光路图及光学元件分布如图 1.，NIF 实验平台的 192 路高能量激光将压缩在氘氚聚变靶丸上，提供近 1GK，压力接近 1Tbar，使之具备点火并燃烧的条件[7-9]。2010 年置完成了首次点火实验，192 路高能量激光打出了 600 万华氏度的高星或大行星核心的温度。法国在该方面也进行了相应的研究，并与术上展开了全面的技术合作，其“兆焦耳激光系统”和 NIF 参数大同的是其激光光束为 240 路。
【参考文献】：
期刊论文
[1]可控核聚变的研究现状及发展趋势[J]. 武佳铭. 电子世界. 2017(21)
[2]驱动冗余重型并联机构的动力学性能[J]. 许金凯,王煜天,张世忠. 吉林大学学报(工学版). 2017(04)
[3]神光-Ⅲ精密装校平台运动学分析[J]. 谢志江,吴小勇,范乃吉,郭宗环,袁岳军,王康. 吉林大学学报(工学版). 2017(05)
[4]三维阶梯轴孔非接触式装配技术研究[J]. 吴小勇,谢志江,陈长松,刘飞. 计算机集成制造系统. 2017(01)
[5]基于改进蚁群算法的3-PPR并联机构位置正解研究[J]. 吴小勇,谢志江,宋代平,刘飞,罗久飞,毛冰滟. 农业机械学报. 2015(07)
[6]基于自然正交补的真空机器人动力学建模[J]. 黄玉钏,曲道奎,徐方. 机器人. 2012(06)
[7]惯性约束聚变点火靶候选靶丸特点及制备研究进展[J]. 张占文,漆小波,李波. 物理学报. 2012(14)
[8]6-PUS/UPU并联机器人冗余驱动力控制仿真[J]. 段艳宾,梁顺攀,李聪,赵永生. 计算机集成制造系统. 2011(10)
[9]Stewart机构刚度映射建模与仿真[J]. 吕帮俊,朱石坚,彭利坤,邢继峰. 振动与冲击. 2011(04)
[10]大型高功率激光装置下装系统的碰撞检测[J]. 谢志江,刘其南,袁晓东,李诚. 重庆大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]基于动力学分析的改进型Delta并联机构运动可靠性建模技术[D]. 徐东涛.东北大学 2015
[2]一种五自由度混联机器人静柔度建模与设计方法研究[D]. 汪满新.天津大学 2015
[3]新型3-DOF驱动冗余并联机构动力学建模及其滑模控制研究[D]. 牛雪梅.江苏大学 2014
[4]支链布局对一类三自由度并联机构结构约束及运动学性能的影响研究[D]. 李彬.天津大学 2012
[5]一种两自由度并联机构优化设计及动力学控制研究[D]. 郝齐.清华大学 2011
[6]并联机构若干基本问题的研究[D]. 程世利.南京航空航天大学 2011
[7]二自由度冗余驱动并联机器人的动力学建模及控制研究[D]. 李艳.山东大学 2010
[8]一种新型6-PRRS并联机器人系统的研究[D]. 刘玉斌.哈尔滨工业大学 2007
[9]并联机构奇异性分析及免奇异方法研究[D]. 郭瑞琴.同济大学 2007
[10]一类2R1T三自由度并联机构的设计理论与方法研究[D]. 齐明.天津大学 2007
硕士论文
[1]3UPS-PU并联机构运动及可靠性特性研究[D]. 王娜.重庆大学 2016
[2]下装六自由度位置姿态动态调整装置的设计与研究[D]. 谢章.重庆大学 2016
[3]用于孔轴柔顺装配的自动精密装配系统[D]. 魏维君.大连理工大学 2009
本文编号：3548992
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