【正文】 玉鑫老師。在吉林大學(xué)度過的美好時(shí)光，值得我用一生去珍藏和回味！ 裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） 38 參考文獻(xiàn) [1] 劉顯峰 ． 某型戰(zhàn)機(jī)飛行模擬器三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì) [D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2021 [2] 羅文豹 ． 一種三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的研究及實(shí)現(xiàn) [D]. 武漢 ： 華中科技大學(xué) ， 2021 [3] 張振濤 .三自由度并聯(lián)機(jī)器人分析與設(shè)計(jì) [D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué) ,2021,6 [4] 苗成義 ， 三自由度并聯(lián)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)工程設(shè)計(jì)及研究 [D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2021 [5] 徐達(dá)偉．液壓缸端蓋與缸 筒的連接形式 . 液壓與氣動(dòng)， 1987，（ 4）：裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（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(jī)器人靜力學(xué)研究及仿真 [D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱工學(xué)報(bào)， 2021,8 [7] 張彥斌，黨玉功 .一類 3自由度并聯(lián)空間機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及分析 [D].河南：河南科技大學(xué)，組合機(jī)床與自動(dòng)加工技術(shù)， 2021， 2 [8] 方躍法，黃真 .三自由度 3RPS 并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 [D].燕山大學(xué) ： 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)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(tái)位置 逆解和分析 [D].上海 ： 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào) ， 1998,（ 1） :102104 [10] 方躍法，黃真，孔令富 .并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)理論及控制 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， 1997,3:111,303315 [11] 邱。吉大南嶺校區(qū)的老師和同學(xué)繼承了吉林工大的優(yōu)良傳統(tǒng)，他們對(duì)工作的嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、對(duì)知識(shí)的渴求，對(duì)我產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。它可令學(xué)員盡快掌握理論知識(shí)和基本操作技能，使學(xué)員的心理素質(zhì)和應(yīng)激能力得到綜合訓(xùn)練；節(jié)省實(shí)際上機(jī)訓(xùn)練時(shí)間，減少學(xué)員真機(jī)訓(xùn)練時(shí)的意外事故。 表 桿用（缸體用）耳環(huán)結(jié)構(gòu) 耳環(huán)類型 耳環(huán)簡圖 耳環(huán)類型 耳環(huán)簡圖 裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（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(hào) 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(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（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(tái)尺寸，液壓缸長度及各組件的尺寸，先用 CATIA進(jìn)行各部件的三維建模，然后進(jìn)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)，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(tái)裝配圖的標(biāo)注。雙作用液壓缸需裝設(shè)兩個(gè)排氣閥。 當(dāng)活塞的運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量較裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） 32 大或其有較高的運(yùn)動(dòng)速度（ u≥ 12m/min） 時(shí)，隨之其慣性力也較大 ,活塞運(yùn)動(dòng)到行程始末端時(shí)動(dòng)量發(fā)生較大改變，即對(duì)缸體產(chǎn)生所謂的沖擊，碰撞劇烈時(shí)是會(huì)形成噪音，甚至系統(tǒng)液壓元件的損壞。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。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。本文中選用實(shí)心的，采用 45 號(hào)鋼。油液從管路中流進(jìn)液壓缸需要經(jīng)過油口孔，所以油口孔的設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)工作性能的好 壞。 缸蓋厚度 一般情況下，按照強(qiáng)度要求缸蓋（設(shè)為平底缸蓋）的有效厚度可近似計(jì)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(cuò)誤 !未找到引用源。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。 縫鋼管 ),取[ ] 100MPa? ? 則 錯(cuò)誤 !未找到引用源。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。反之，速比過小時(shí)，則導(dǎo)致活塞桿較細(xì)，對(duì)穩(wěn)定性不利。查閱文獻(xiàn) [40]有：閥在最大開度和負(fù)載壓降 2=3LSPP時(shí)，系統(tǒng)效率最大。定平臺(tái)與液壓缸底端的聯(lián)接為虎克鉸。本設(shè)計(jì)應(yīng)用液壓傳動(dòng)，故著重設(shè)計(jì)液壓缸。 表 液壓缸行程標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)動(dòng)平臺(tái)受力分析 很明顯， 本文中的三自由度 平臺(tái)具有對(duì)稱性，當(dāng) 三 個(gè)支腿液壓缸均伸長到最大長度，則平臺(tái)達(dá)到 Z 向最大位移，即平移到最高位置，此時(shí)各缸伸長量相同，整個(gè)平臺(tái)處于對(duì)稱狀態(tài) ，故各支腿受力大小也相同，設(shè)為 F，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，假設(shè)此時(shí) Z方向取最大加速度為 a，且 a=g=。1 11 1139。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。12 1239。2 12 1239。 39。 39。P O X Y Z： 的旋轉(zhuǎn)變換矩陣。1 1 1,y ,i i ixz分別為動(dòng)平臺(tái)三個(gè)鉸點(diǎn) 1 2 3,PPP 在動(dòng)平臺(tái)平移和旋轉(zhuǎn)后在絕對(duì)坐標(biāo)系 ? ? A O XYZ： 中的空間位置坐標(biāo)， 1 2 3,i i ix y z 分別為動(dòng)平臺(tái)三個(gè)鉸點(diǎn) 1 2 3,PPP相對(duì)于動(dòng)坐標(biāo)系 ? ? 39。這樣可分別得到上下平臺(tái)中各鉸點(diǎn)在各自坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。 39。在機(jī)構(gòu)中引入獨(dú)立參數(shù)的方式，通常是使其原動(dòng)件按給定的某一運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，所以，可以認(rèn)為機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)也就是機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有的原動(dòng)件數(shù)目。 裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） 8 第 2章 三自由度運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 表 三自由度平臺(tái)設(shè)計(jì)參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 自由度 3 運(yùn)動(dòng)幅度 （ X轉(zhuǎn)） 030? ，（ Y轉(zhuǎn)） 030? ， （上下） ? 負(fù)載 負(fù)載為一裝載機(jī)駕駛室，安裝于動(dòng)平 臺(tái)上，長寬高分別為 、 和 。 三 自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)及其特點(diǎn) 并聯(lián) 三 自由度平臺(tái)主要有三部分，其 中包括 一是一個(gè)基準(zhǔn)平臺(tái)即一個(gè)固定不動(dòng)的靜平臺(tái)， 還有就 是 三 條可變長度的支腿，支腿的結(jié)構(gòu)形式一般為液壓驅(qū)動(dòng)的伺服缸或電能驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠式電缸， 再有就 是隨支腿伸縮變化而運(yùn)動(dòng)的終端平臺(tái)，該平臺(tái)即具有所謂的 三個(gè) 自由度。這種機(jī)構(gòu)類型既不像簡單的單自由度機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的確定性是肯定的，也不像六自由度機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可以完全任意給 定。首先，本設(shè)計(jì)基于空間運(yùn) 動(dòng)機(jī)構(gòu)的相關(guān)理論，確定一種能實(shí)現(xiàn) 2R1T 三自由度的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，然后，根據(jù)一系列要求確定出平臺(tái)各部分的尺寸。然而，由于裝載機(jī)的工況復(fù)雜、駕駛裝載機(jī)要兼顧工作裝置的狀態(tài)以及車身的狀態(tài)、同時(shí)工作過程具有一定的危險(xiǎn)性，使得培訓(xùn)一名合格的裝載機(jī)駕駛員成本巨大、困難重重。裝載機(jī)模 擬器占地小、耗能低、不受環(huán)境制約卻可模擬任何極端工況，有效減輕了裝載機(jī)駕駛員培訓(xùn)時(shí)日常運(yùn)作的人力、物力及財(cái)力負(fù)擔(dān)，提高培訓(xùn)效率、節(jié)約培訓(xùn)成本。它可令學(xué)員盡快掌握理論知識(shí)和基本操作技能，使學(xué)員的心理素質(zhì)和應(yīng)激能力得到綜合訓(xùn)練；節(jié)省實(shí)際上機(jī)訓(xùn)練時(shí)間，減少學(xué)員真機(jī)訓(xùn)練時(shí)的意外事故。 Dimension 裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng) 平臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） 目 錄 摘要 ................................................... I Abstract .............................................. II 第 1 章 緒論 ........................................... 1 課程設(shè)計(jì)名稱 ..................................... 1 課題背景 ......................................... 1 運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 平臺(tái)國內(nèi)外 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .............. 4 三 自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)及其特點(diǎn) .......................... 6 研究內(nèi)容 ......................................... 7 第 2 章 三自由度運(yùn)動(dòng) 平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) .................. 8 設(shè)計(jì)要求 ......................................... 8 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) ........................... 9 三 自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)受力分析 ......................... 22 .液壓缸主要參數(shù)設(shè)計(jì) ............................. 23 液壓筒設(shè)計(jì) ...................................... 26 裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng) 平臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） 缸底和缸蓋設(shè)計(jì) .................................. 27 油口設(shè)計(jì) ........................................ 28 活塞組件設(shè) 計(jì) .................................... 28 緩沖和排氣裝置 .................................. 30 第 3 章 結(jié)論與展望 全文總結(jié) ........................................ 34 課題展望 ........................................ 34 致謝 .................................................. 36 參考文獻(xiàn) .............................................. 38 附錄 .................................................. 42 裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） 1 第 1章 緒論 課程設(shè)計(jì)名稱 裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 課題背景 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，城市規(guī)劃及建設(shè)的進(jìn)程日益加快，裝載機(jī)是工程建設(shè)中必不可少的工程機(jī)械，隨著裝載機(jī)需求的增加，裝載機(jī)駕駛員的需求量也在增加。 由于三自由度平臺(tái)可以提供駕駛模擬所需的主要?jiǎng)痈刑匦?，加之?qū)動(dòng)關(guān)節(jié)少，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，在駕駛模擬器中的應(yīng)用越來越裝載機(jī)模擬器并聯(lián)三自由度運(yùn)動(dòng)平 臺(tái) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）