Stewart并联机构数字化设计技术研究
发布时间：2021-01-11 22:31
在全面发展海洋国家战略以及智能化设计高速发展的背景下,本文以国家自然科学基金“基于混联机构的舰船载液压伺服稳定输送平台关键技术研究”为依托,针对Stewart并联机构设计周期长、设计效率偏低等问题,围绕数字化设计平台开发进行系统性研究。本文为了实现Stewart并联机构的快速研发设计,达到减小设计成本、提高设计质量的目的,通过对Stewart并联机构数字化设计技术的研究,构建可行、操作性高的数字化设计平台,为增强国家海洋实力提供助力。本文主要内容及特色如下:为数字化设计平台提供理论基础。以6-UPS型并联机构为例,在完整运动学反解基础上,采用虚功原理的方法进行动力学分析;以灵巧工作空间作为约束条件,将基于运动学传统雅克比矩阵的条件数和可操作度作为性能评价指标,采用NSGA-Ⅱ算法对机构参数进行多目标优化,获得机构尺寸参数最优解集。为数字化设计平台构建软件框架。通过分析Stewart并联机构的传统设计流程,针对数字化设计平台开发,选择合适的软件开发生命周期,进行功能需求分析,运用软件工程学知识,构建系统框架,建立功能模型、业务模型与数据模型。为了实现数字化设计平台的基本功能,结合商用软件...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
控制系统实物图
第1章绪论-5-能，基于Java进行平台功能的集成，并通过友好的用户界面设计完成对设计功能的访问。由于缺少大型软件的支持，我国的数字化设计平台的相关技术与国际先进水平存在着巨大差距，很大程度上依赖于欧美所提供的CAX商业软件和多学科优化软件，但在数字化设计平台开发方面也取得了一定进展，例如：武汉理工大学交通学院的冯佰威等[32]基于Isight建立了船舶多学科综合优化集成平台，天津大学李博等人[33]建立了名为RoboDev的Delta并联机构数字化设计平台，如图1-4所示。图1-4RoboDev平台示意图随着软件技术的发展和商用CAX软件以及多学科分析软件的普及，我国在近些年对并联机构的数字化设计进行了多种尝试。彭煜[26]针对Delta机构采用MATLAB软件进行运动学、动力学及工作空间分析，确定尺度参数，再利用Pro/E软件进行参数化建模，用ADAMS软件和ANSYS软件进行运动模拟、干涉检测、刚度和模态分析。东北大学的闻邦椿院士等[27]通过长期设计和开发机械产品的经验和国内外学者的相关研究，对智能优化设计进行了总结，并基于SolidWorks/ADAMS等软件的建模与运动学分析功能，开发设计了针对3-TPT并联机构的可视化设计平台。天津大学的陈落根等人[28]基于MATLAB、Solidworks、SAMCEF等软件，实现数学建模、零部件选型、自动化装配等功能，并采用VB.NET语言结合其他软件接口技术，开发了并联机构数字化设计平台，通过设计实例验证了平台的有效性。河北工程大学的周海栋等人[29]，基于Isight集成MATLAB、Pro/E、ANSYS、ADAMS等软件实现自动建模、自动分析仿真及性能指
燕山大学工学硕士学位论文-14-为方便描述支链的转动情况，以虎克铰的十字轴（Cross）轴线建立右手坐标系，如图2-4所示。图2-4支链坐标系示意图1ic表示与定平台连接的轴线，在F坐标系中位置不发生改变；2ic表示与支链缸体连接的轴线，且始终与1ic和in所形成的平面垂直。由于结构原因，1il与3il随支链转动，且模不发生改变，方向与in共线。为表示支链的转动，将平台初始状态下的1ic、2ic、ip、1il、3il定义为初始状态01ic、02ic、0ip、01il、03il，将支链的转动分解为先绕01ic转动再绕2ic转动，如图2-5所示。图2-5支链旋转示意图1ic轴固定在定平台上，位置不变，因此01i1ic=c，为保证初始位置时虎克铰也处于垂直状态，可得()011sincos0iiFiFic=c=(2-20)00012001iiiii=nccnc(2-21)121iiiii=nccnc(2-22)00iip=n(2-23)
【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度飞行模拟器洗出算法参数优化研究[J]. 李炜增,贾慈力. 智能计算机与应用. 2019(05)
[2]采用偏置铰链的并联调整机构工作空间分析[J]. 朱嘉琦,韩哈斯敖其尔,张炀,徐振邦,母德强,吴清文. 现代制造工程. 2019(10)
[3]基于Creo骨架模型液压升降台的结构设计与尺寸参数优化[J]. 汪彦慧,佟河亭. 制造业自动化. 2019(03)
[4]基于调整步长牛顿法的Stewart并联机构位置正解[J]. 强红宾,王力航,姜雪,张立杰. 光学精密工程. 2018(12)
[5]关于软件需求分析的理解[J]. 沈鑫,陈华山. 现代信息科技. 2018(11)
[6]一种复合式6-SPS舰载抗冲稳定平台的机械结构设计及性能分析[J]. 孙石磊,刘芳华,梁伟,王天泽. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2018(04)
[7]基于SysML的概念设计功能建模方法[J]. 袁琳,刘玉生. 计算机集成制造系统. 2018(01)
[8]基于Solidworks制麦设备数字化设计平台的开发[J]. 张胜文,李群,朱鹏. 机械设计与制造. 2017(S1)
[9]基于Creo的某机型起落架的自顶向下设计[J]. 张文彬,沈精虎,张敏. 机械. 2017(05)
[10]6-SPSR驾驶模拟器平台设计及机构理论分析[J]. 姚梦阳,杨春杰,黎建军,张希铭. 现代机械. 2017(02)
博士论文
[1]六自由度运动模拟平台的分析及结构参数的优化[D]. 刘国军.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]工程车辆并联运动模拟平台体感算法研究[D]. 韩全乐.燕山大学 2019
[2]并联机构2-RPU/SPR动平台的多目标优化与稳健性研究[D]. 池腾腾.河北工程大学 2017
[3]精密机床床身支撑点布局优化设计方法[D]. 郭悟斌.天津大学 2017
[4]并联机器人数字化设计平台关键技术研究[D]. 李博.天津大学 2014
[5]Delta机器人数字化设计及其工作空间研究[D]. 彭煜.安徽工程大学 2014
[6]基于Isight的并联构型装备多目标优化设计研究[D]. 周海栋.河北工程大学 2014
[7]数字化设计平台中的CAD与CAE集成技术研究[D]. 陈落根.天津大学 2014
[8]6-PUS/UPS并联机器人结构设计及理论分析[D]. 蒋俊香.燕山大学 2010
本文编号：2971598
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
控制系统实物图
第1章绪论-5-能，基于Java进行平台功能的集成，并通过友好的用户界面设计完成对设计功能的访问。由于缺少大型软件的支持，我国的数字化设计平台的相关技术与国际先进水平存在着巨大差距，很大程度上依赖于欧美所提供的CAX商业软件和多学科优化软件，但在数字化设计平台开发方面也取得了一定进展，例如：武汉理工大学交通学院的冯佰威等[32]基于Isight建立了船舶多学科综合优化集成平台，天津大学李博等人[33]建立了名为RoboDev的Delta并联机构数字化设计平台，如图1-4所示。图1-4RoboDev平台示意图随着软件技术的发展和商用CAX软件以及多学科分析软件的普及，我国在近些年对并联机构的数字化设计进行了多种尝试。彭煜[26]针对Delta机构采用MATLAB软件进行运动学、动力学及工作空间分析，确定尺度参数，再利用Pro/E软件进行参数化建模，用ADAMS软件和ANSYS软件进行运动模拟、干涉检测、刚度和模态分析。东北大学的闻邦椿院士等[27]通过长期设计和开发机械产品的经验和国内外学者的相关研究，对智能优化设计进行了总结，并基于SolidWorks/ADAMS等软件的建模与运动学分析功能，开发设计了针对3-TPT并联机构的可视化设计平台。天津大学的陈落根等人[28]基于MATLAB、Solidworks、SAMCEF等软件，实现数学建模、零部件选型、自动化装配等功能，并采用VB.NET语言结合其他软件接口技术，开发了并联机构数字化设计平台，通过设计实例验证了平台的有效性。河北工程大学的周海栋等人[29]，基于Isight集成MATLAB、Pro/E、ANSYS、ADAMS等软件实现自动建模、自动分析仿真及性能指
燕山大学工学硕士学位论文-14-为方便描述支链的转动情况，以虎克铰的十字轴（Cross）轴线建立右手坐标系，如图2-4所示。图2-4支链坐标系示意图1ic表示与定平台连接的轴线，在F坐标系中位置不发生改变；2ic表示与支链缸体连接的轴线，且始终与1ic和in所形成的平面垂直。由于结构原因，1il与3il随支链转动，且模不发生改变，方向与in共线。为表示支链的转动，将平台初始状态下的1ic、2ic、ip、1il、3il定义为初始状态01ic、02ic、0ip、01il、03il，将支链的转动分解为先绕01ic转动再绕2ic转动，如图2-5所示。图2-5支链旋转示意图1ic轴固定在定平台上，位置不变，因此01i1ic=c，为保证初始位置时虎克铰也处于垂直状态，可得()011sincos0iiFiFic=c=(2-20)00012001iiiii=nccnc(2-21)121iiiii=nccnc(2-22)00iip=n(2-23)
【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度飞行模拟器洗出算法参数优化研究[J]. 李炜增,贾慈力. 智能计算机与应用. 2019(05)
[2]采用偏置铰链的并联调整机构工作空间分析[J]. 朱嘉琦,韩哈斯敖其尔,张炀,徐振邦,母德强,吴清文. 现代制造工程. 2019(10)
[3]基于Creo骨架模型液压升降台的结构设计与尺寸参数优化[J]. 汪彦慧,佟河亭. 制造业自动化. 2019(03)
[4]基于调整步长牛顿法的Stewart并联机构位置正解[J]. 强红宾,王力航,姜雪,张立杰. 光学精密工程. 2018(12)
[5]关于软件需求分析的理解[J]. 沈鑫,陈华山. 现代信息科技. 2018(11)
[6]一种复合式6-SPS舰载抗冲稳定平台的机械结构设计及性能分析[J]. 孙石磊,刘芳华,梁伟,王天泽. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2018(04)
[7]基于SysML的概念设计功能建模方法[J]. 袁琳,刘玉生. 计算机集成制造系统. 2018(01)
[8]基于Solidworks制麦设备数字化设计平台的开发[J]. 张胜文,李群,朱鹏. 机械设计与制造. 2017(S1)
[9]基于Creo的某机型起落架的自顶向下设计[J]. 张文彬,沈精虎,张敏. 机械. 2017(05)
[10]6-SPSR驾驶模拟器平台设计及机构理论分析[J]. 姚梦阳,杨春杰,黎建军,张希铭. 现代机械. 2017(02)
博士论文
[1]六自由度运动模拟平台的分析及结构参数的优化[D]. 刘国军.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]工程车辆并联运动模拟平台体感算法研究[D]. 韩全乐.燕山大学 2019
[2]并联机构2-RPU/SPR动平台的多目标优化与稳健性研究[D]. 池腾腾.河北工程大学 2017
[3]精密机床床身支撑点布局优化设计方法[D]. 郭悟斌.天津大学 2017
[4]并联机器人数字化设计平台关键技术研究[D]. 李博.天津大学 2014
[5]Delta机器人数字化设计及其工作空间研究[D]. 彭煜.安徽工程大学 2014
[6]基于Isight的并联构型装备多目标优化设计研究[D]. 周海栋.河北工程大学 2014
[7]数字化设计平台中的CAD与CAE集成技术研究[D]. 陈落根.天津大学 2014
[8]6-PUS/UPS并联机器人结构设计及理论分析[D]. 蒋俊香.燕山大学 2010
本文编号：2971598
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