【正文】 （ 214） 當動平臺繞 y 軸轉 030 ，沿 z 軸平移 時，由于 ,ppxy? 始終為 0，此時00 , 30 , 40 0pz m m??? ? ?， 根據(jù)式 28 得，從 動坐標系到靜坐標系的旋轉變換矩陣為 3102230021 1 32 2 2R?????????????? （ 215） 根據(jù)式（ 23），此時動平臺中三個鉸點 1 2 3,PPP 在絕對坐標系 ? ? A O XYZ：中的坐標分別為 裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結構 設計（畢業(yè)論文） 17 39。12 1239。3 13 1339。1111:31022103 9 01 3 3600 04 2 40 400 175 43 1 34 2 4899 .87792021pppxx xP y R y yzz zh?? ?????? ???????? ?????? ?????????????????? ? ? ???? ? ? ?? ? ???? ? ? ??? ? ? ? ??? ? ? ??????????????????? （ 220） 39。13 1339。1 11 1139。 2m a x 1 0 1 0 1 12 2 2( ) ( y y ) ( z z )( 10 39 12 99 ) ( 51 9. 6 75 0) ( 24 54 0) )2478i i i i i il x xmm? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? （ 224） 當動平臺繞 x 軸 ,y 軸均無旋轉，沿 z軸下降 時，支腿有最大縮短量，從而得出動平臺在運動過程中支腿的最短長度為 39。 表 液壓缸行程標準值表 注：液壓缸活塞行程參數(shù)依 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 次序優(yōu)先選用 三 自由度運動平臺受力分析 很明顯， 本文中的三自由度 平臺具有對稱性，當 三 個支腿液壓缸均伸長到最大長度，則平臺達到 Z 向最大位移，即平移到最高位置，此時各缸伸長量相同，整個平臺處于對稱狀態(tài) ，故各支腿受力大小也相同，設為 F，根據(jù)設計要求，假設此時 Z方向取最大加速度為 a，且 a=g=。主要包括：缸體與缸蓋的連接結構、活塞桿與活塞的連接結構、活塞桿導向部分結構、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置、及液壓缸的安裝連接結構等。本設計應用液壓傳動，故著重設計液壓缸。考慮到平臺空間結構及穩(wěn)定性，本裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結構 設計（畢業(yè)論文） 24 設計中選擇雙作用單活塞桿液壓缸。定平臺與液壓缸底端的聯(lián)接為虎克鉸。 對液壓缸的工作壓力來說，決定其大小的關鍵實為設備 的 類型，所謂 具體 問題具體分析 ，不同的類型應選擇不同的壓力范圍。查閱文獻 [40]有：閥在最大開度和負載壓降 2=3LSPP時，系統(tǒng)效率最大。 （ 230） 式中 ? 為液壓缸機械效率，考慮到摩擦等，機械效率 ? 取值為 。反之，速比過小時，則導致活塞桿較細，對穩(wěn)定性不利。 液壓筒設計 缸筒材料 對應于 前文所選缸筒與缸底焊接的連接方式，本文中選擇焊接性能較好的35號無縫鋼管。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。本文中液壓缸的壁厚由所選確定的液壓缸工作壓力和缸筒材料的許用應力根據(jù)薄壁圓筒公式計算，其過 程如下所示： 裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結構 設計（畢業(yè)論文） 27 錯誤 !未找到引用源。 縫鋼管 ),取[ ] 100MPa? ? 則 錯誤 !未找到引用源。 最小導向長度的確定 當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點的距離 S稱為最小導向長度 ，如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度 （間隙引起的撓度） 增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時必須保證有一定的最小導向長度。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。 即： L+B+S=1000+80+100=1180mm 缸體長度 ≤（ 2030） D=（ 20213000） mm 可取缸體長度為 1250mm。 缸蓋厚度 一般情況下，按照強度要求缸蓋（設為平底缸蓋）的有效厚度可近似計為如下不等式： 3 . 7 5 ~ 4 . 50 . 4 3 3 0 . 4 3 3 1 0 0 8 . 3 9 ~ 9 . 1 9[ ] 1 0 0pT D m m??? ? ? ? ? （ 233） 式中： 錯誤 !未找到引用源。 油口設計 液壓缸的進、出油口，可布置在端蓋或缸體上。油液從管路中流進液壓缸需要經(jīng)過油口孔，所以油口孔的設計恰當與否直接關系到液壓系統(tǒng)工作性能的好 壞?；钊牧弦话悴捎娩摶蚴氰T鐵，有時候也采用鋁合金。本文中選用實心的，采用 45 號鋼。不同于普通的液壓缸，伺服缸要求更高，摩擦要小，且要避免爬行現(xiàn)象，保證液壓缸的運動精度，系統(tǒng)動態(tài)響應性能要好，要防止滯澀，滿足這些條件才能達到伺服控制系統(tǒng)對精度的要求。常用的有無骨架防塵圈和 J 形橡膠密封圈，也可用毛氈圈防塵。 B、 支承和導向 起支承和導向作用的截面為矩形的滑動環(huán)簡稱支承導向環(huán)，也稱漲圈或耐磨環(huán)。導向套的結構可以做成端蓋整體式直接導向，也可做成與端蓋分開的導向套結構。支承導向環(huán)是標準化的元件，活塞用支承環(huán)和活塞桿導向環(huán)尺寸系列和公差見國標 (GB/),相應的溝槽尺寸系列和公差均見國標(GB/)。 當活塞的運動部分質(zhì)量較裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結構 設計（畢業(yè)論文） 32 大或其有較高的運動速度（ u≥ 12m/min） 時，隨之其慣性力也較大 ,活塞運動到行程始末端時動量發(fā)生較大改變，即對缸體產(chǎn)生所謂的沖擊，碰撞劇烈時是會形成噪音，甚至系統(tǒng)液壓元件的損壞。 B、 排氣裝置 對于穩(wěn)定性要求較高的大型液壓缸，需要設置排氣裝置，如排氣閥等。雙作用液壓缸需裝設兩個排氣閥。缸體用耳環(huán)一般是固定在缸體的后部，也有固定在缸體中部。 表 桿用（缸體用）耳環(huán)結構 耳環(huán)類型 耳環(huán)簡圖 耳環(huán)類型 耳環(huán)簡圖 裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結構 設計（畢業(yè)論文） 33 單耳環(huán) （不帶軸套） 單耳環(huán)（帶軸套） 球鉸耳環(huán) 雙耳環(huán) 表 桿用單耳環(huán)安裝尺寸（ ISO／ DIS8133）（ mm） 型號 活塞桿 直接 缸筒 內(nèi)徑 公稱力 （ N） φ KK CK H9 EM H13 ER max CA Js13 AW min LE min 10 12 25 8000 M12 10 12 12 32 14 13 12 14 32 12500 M12 12 16 17 36 16 19 16 18 40 20210 M12 14 20 17 38 18 19 20 22 50 32021 M12 20 30 29 54 22 32 25 28 63 50000 M12 20 30 29 60 28 32 30 36 80 8000 M12 28 40 34 75 36 39 40 45 100 125000 M12 36 50 50 99 45 54 50 56 125 202100 M12 45 60 53 113 56 57 60 70 160 320210 M12 56 70 59 126 63 63 裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結構 設計（畢業(yè)論文） 34 80 90 200 500000 M12 70 80 78 168 85 83 根據(jù)以上所確定的上下平臺尺寸，液壓缸長度及各組件的尺寸，先用 CATIA進行各部件的三維建模，然后進行裝配，再生成所需要的零件二維圖和裝配二維圖，然后根據(jù)相關標準，確定出各零件圖的尺寸公差和幾何公差，完成二維零件圖，液壓缸裝配圖，平臺裝配圖的標注。再次，在平臺的主要尺寸確定后，本文還對平臺支腿中的最主要部件 —— 液壓缸，進行了細節(jié)設計。它可令學員盡快掌握理論知識和基本操作技能，使學員的心理素質(zhì)和應激能力得到綜合訓練；節(jié)省實際上機訓練時間，減少學員真機訓練時的意外事故。 鑒于本人水平有限，本次設計難免有紕漏甚至是嚴重錯誤，懇請各位老師及同學批評指正。吉大南嶺校區(qū)的老師和同學繼承了吉林工大的優(yōu)良傳統(tǒng)，他們對工作的嚴謹、認真、對知識的渴求，對我產(chǎn)生了極其深遠的影響。 感謝崔老師在選題方面的幫助，本課題在結合學習興趣的基礎上知識性也很豐富，為接下來的畢業(yè)設計創(chuàng)造了一個良好的開端。在吉林大學度過的美好時光，值得我用一生去珍藏和回味！ 裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結構 設計（畢業(yè)論文） 38 參考文獻 [1] 劉顯峰 ． 某型戰(zhàn)機飛行模擬器三自由度運動平臺的設計 [D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學， 2021 [2] 羅文豹 ． 一種三自由度運動平臺的研究及實現(xiàn) [D]. 武漢 ： 華中科技大學 ， 2021 [3] 張振濤 .三自由度并聯(lián)機器人分析與設計 [D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學 ,2021,6 [4] 苗成義 ， 三自由度并聯(lián)驅(qū)動轉臺工程設計及研究 [D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學， 2021 [5] 徐達偉．液壓缸端蓋與缸 筒的連接形式 . 液壓與氣動， 1987，（ 4）：裝載機模擬器并聯(lián)三自由度運動平 臺 結構 設計（畢業(yè)論文） 39 3942 [6] 張楠，張立新 ． 王道明，楊碩，于凌濤，于鵬 .3RPS 并聯(lián)機器人靜力學研究及仿真 [D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，哈爾濱工學報， 2021,8 [7] 張彥斌，黨玉功 .一類 3自由度并聯(lián)空間機器人機構的設計及分析 [D].河南：河南科技大學，組合機床與自動加工技術， 2021， 2 [8] 方躍法，黃真 .三自由度 3RPS 并聯(lián)機器人機構的運動分析 [D].燕山大學 ： 機械科學與技術第 16卷第 1 期 ， 1997,1 [9] 王旭永，王顯正等 .三 自由度并聯(lián)平 臺位置 逆解和分析 [D].上海 ： 上海交通大學學報 ， 1998,（ 1） :102104 [10] 方躍法，黃真，孔令富 .并聯(lián)機器人機構理論及控制 [M].北京：機械工業(yè)出版社 ， 1997,3:111,303315 [11] 邱。崔老師 讓我在大學生涯的最后階段得到一大提升 ，在此，謹向我 尊敬的畢設導師崔玉鑫老師表示由衷的感謝和真誠的敬意！ 然后，在四年的大學本科學習生活中，機械學院的老師們給了我熱情的指導和幫助，他們諄諄教導，不厭其煩，循循善誘，不僅教會了我很多科學文化知識，還教會了我許多為人處事之道，在此，我向他們表示深深的謝意！ 此外，四年豐富而又愉快的大學學習生活，同學、朋友、和師兄弟姐妹都給了我很多幫助，給我?guī)砹嗽S許多多的歡樂，感謝你們！ 另外，感謝我的親人，是他們對我的支持、鼓勵與默默奉獻，才使得我順利完成學業(yè)。 首先，我要感謝擔當畢業(yè)設計指導的崔玉鑫老師?；仡欉^去四年的大學學習的歷程，不禁心潮澎湃。 由于三自由度平臺可以提供駕駛模擬所需的主要動感特效，加之驅(qū)動關節(jié)少，性價比高等優(yōu)點，在駕駛模擬器中的應用越來越廣泛。然而，由于裝載機的工況復雜、駕駛裝載機要兼顧工作裝置的狀態(tài)以及車身的狀態(tài)、同時工作過程具有一定的危險性，使得培訓一名合格的裝載機駕駛員成本巨大、困難重重。 第三章 結論與展望 全文總 結 本文綜述了國內(nèi)外關于運動平臺的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)模型轉載機模擬器運動平臺的性能指標要求，對三自由度運動平臺進行研究并進行結構設計，本文的主要工作如下： 首先，本文基于空間運動機構的相關理論，確定一種能實現(xiàn)兩個轉動和一個平動的空間三自由度運動平臺機構。本文中與液壓缸底蓋相連接的耳環(huán)選擇單耳環(huán)不帶軸套類型。 液壓缸用耳環(huán)結構設計 根據(jù)使用部位不同，耳環(huán)分為桿用耳環(huán)和缸體用耳環(huán)兩種。為把缸內(nèi)聚集的氣體排放到缸外，通常是根據(jù)空氣輕液壓油重的原理，占據(jù)缸內(nèi)的“制高 點” 在最高位置布置諸如排氣閥等排氣的裝置，或在前述位置設置油口，讓較輕空氣自然的在液壓油的作用下出來缸外。其一是采用外 加，即在液壓回路中設置具有類似制動作用的減速閥等緩沖裝置；其二則是采取內(nèi)改