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重载冗余驱动三自由度并联运动模拟台研究
| 论文题名： | 重载冗余驱动三自由度并联运动模拟台研究 |
| 关键词： | 冗余驱动;运动模拟台;静载平衡;动力学模型;舰船工程 |
| 摘要： | 航行在海面上的舰船，会受到海洋环境的扰动而产生各种不确定的运动，这给舰载直升机的起降安全带来了严重的威胁。运动模拟台可以在实验室或陆地环境下再现舰船在海面上的多维摇荡运动，为舰载直升机的起降提供一个较为安全的训练环境，具有重大战略意义。针对现有全电驱并联机构难于实现大型、重载的要求，本文开展了重载冗余驱动并联机构的研究，主要内容如下： 首先，根据舰船运动参数，制定了模拟台机构的设计指标。对于现有并联机构难于大型化和承受重载，提出了一种带有关节静载平衡装置的冗余驱动三自由度并联机构。对其构型和位置进行了分析，并通过机构的约束条件搜索出了机构的可达工作空间。 其次，基于影响系数法建立了机构的运动学模型，得到机构广义速度、加速度与主动输入之间的映射关系。通过评估机构的运动雅克比来判别机构的奇异位形，给出了机构的奇异空间。基于虚功原理建立了3-(2-PR)S简化机构的柔度模型，并得到了其方向刚度模型。 再次，介绍了基于旋量表示的单刚体动力学牛顿-欧拉公式，得到机构关节空间的动力学Hessian矩阵。基于动力学Hessian矩阵，对3-(2-PR)S简化机构3-PRS进行了动力学分析；通过达朗贝尔原理，建立了3-(2-PR)S机构的动力学模型，并分别给出了数值分析。研究了(2-PU)S和(2-PS)S两种不同结构的运动分支，为实际工程应用提供了理论依据。建立了包含关节静载平衡装置的分支动力学模型，以分支驱动力为优化目标，优化设计了配重质量。 最后，基于 Solidworks软件完成了并联运动模拟台的结构化设计，通过系统仿真得到机构在不同运动状态下各性能参数最大指标，设计选取了直线运动单元各部分，并对关键零部件进行了有限元分析，确保了设计的合理性。 |
| 作者： | 杨勇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 赵铁石;余发国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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