一种三自由度非对称并联机构的优化设计

发布时间：2023-03-05 14:02

　　针对我国民航维修领域对飞机复合材料蒙皮高效打磨自动化装备的重大需求,本文采用了一种三自由度非对称并联机构(Three degrees-of-freedom parallel Mechanism with Asymmetrical structure,简称TAM)代替手工对飞机蒙皮进行打磨,深入研究了该机构的刚度和动力学建模、性能评价指标和优化设计,为进一步提高TAM机构的打磨性能奠定了坚实的理论基础。本课题主要的研究内容如下:考虑机构的非对称特点,计算出平行四边形支链中各杆件变形所产生的刚度,利用线性叠加原理,得到了机构的总刚度矩阵。在动力学建模方面,该机构被划分为动平台、UPS支链和平行四边形支链三个子系统,分别求出它们的动能和势能,采用拉格朗日方程建立了机构的动力学方程。将MATLAB数值算例结果和ADAMS仿真结果相比较,两种方法得到的驱动力曲线基本重合,验证了动力学模型建立的正确性。通过广义速度椭球法分析机构的运动学性能评价指标,得到基于雅克比矩阵的全局运动学条件数指标;运用刚度椭球法构建了机构的全局刚度性能评价指标。由于动力学操作度椭球法的局限性,采用全加速度椭球方法,提出了...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 动力学建模
        1.2.2 性能评价指标
        1.2.3 机构的优化设计
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 TAM机构的建模分析
    2.1 运动学分析
        2.1.1 TAM机构模型
        2.1.2 速度雅克比矩阵
    2.2 刚度建模
        2.2.1 刚度矩阵的定义
        2.2.2 杆件变形量的分析
        2.2.3 总刚度矩阵
    2.3 动力学建模与仿真分析
        2.3.1 UPS支链的动能和势能
        2.3.2 平行四边形支链的动能和势能
        2.3.3 动力学方程的建立
        2.3.4 基于MATLAB的动力学数值算例
        2.3.5 基于ADAMS的动力学仿真验证
    2.4 本章小结
第三章 TAM机构的性能评价指标
    3.1 运动学性能评价指标
        3.1.1 广义速度椭球
        3.1.2 速度椭球性能评价指标
    3.2 刚度性能评价指标
    3.3 动力学性能评价指标
        3.3.1 仅考虑惯量因素的动力学操作度椭球
        3.3.2 基于操作度椭球的动力学条件数指标
        3.3.3 全加速度椭球及评价指标
    3.4 本章小结
第四章 TAM机构的多性能优化设计
    4.1 多目标优化算法
        4.1.1 遗传算法
        4.1.2 归一加权求和算法
    4.2 多目标优化算例
        4.2.1 运动学性能优化
        4.2.2 刚度性能优化
        4.2.3 动力学性能优化
        4.2.4 综合性能优化
    4.3 优化结果验证
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3756326