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面向汽车柔性装配的并联机构性能优化与可靠性研究
| 论文题名： | 面向汽车柔性装配的并联机构性能优化与可靠性研究 |
| 关键词： | 3-PUU型并联机构;白车身;多目标优化;可靠性设计;柔性装配;并联机器人;仿真模型 |
| 摘要： | 本论文面向汽车自动化装配制造领域的实际应用需求，将具有位姿能力的少自由度并联机构应用于白车身柔性装配输送定位装备的研发，提出了基于3-PUU型三平动自由度并联机构的柔性输送定位单元，对该并联机构进行运动学分析、多目标尺度综合和性能评价研究，同时考虑不确定因素的影响，对该并联机构进行了可靠性和稳健性分析，为研发具有自主知识产权的汽车柔性制造装备奠定理论与技术基础。主要内容包括: (1)依据白车身柔性装配的任务需求特性，对白车身输送定位机构及整体系统进行总体设计，提出基于3-PUU型三自由度并联机构的四点支撑白车身输送定位整体布局方案构建由4个并联机器人模块组成的六自由度柔性输送定位平台。 (2)对3-PUU型三自由度并联机器人机构进行运动学分析，基于矢量法和坐标变换理论建立该型并联机构的运动学逆解模型，，利用速度影响系数法推导出机构的速度雅可比矩阵，建立机构的运动学模型。考虑3-PUU型并联机构的服役环境与功能需求，建立了工作空间、运动灵巧性、刚度、承载能力和精度等性能评价指标。 (3)开展并联机构的工作性能多目标优化研究，建立了该机构的多目标优化设计数学模型，基于Isight-PE的全局多目标梯度混合算法，对设计空间进行Pareto搜索，最后从Pareto解集中选取机构的最优Pareto解。在建立机构局部性能指标和全局性能指标的基础上，本文提出最优工作区域的概念，根据局部性能指标的范围及全域性能指标的取值，定义约束条件，在工作空间中筛选出满足约束条件的位姿集合点，建立了该机构灵巧度、刚度、承载能力、精度的最优工作区域。 (4)并联机构的可靠性稳健性分析。综合考虑了机构的杆长误差、驱动副误差、铰点误差等，建立了基于运动精度的可靠性模型和稳健性模型，考虑机构运动过程中的不确定性因素，对机构进行了可靠性稳健性分析。 (5)基于RecurDyn的虚拟样机设计。结合工程实际，把在SolidWorks中建好的柔性系统的三维模型导入到RecurDyn仿真软件中，对虚拟样机仿真模型添加约束、运动副以及接触，结合工程实际需求对其进行运动学仿真分析。 面向汽车制造业的发展与并联机器人的创新应用，本文提出的基于3-PUU并联机构的白车身柔性装配输送定位系统具有较好的创新性，同时具有较强的科学研究意义与工程实用价值。 |
| 作者： | 张海强 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 崔国华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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