運(yùn)載裝備并聯(lián)減振機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-19 21:41 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖21 一平移二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)型 圖22 二平移二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)型 圖23 三平移三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)型 并聯(lián)減振機(jī)構(gòu)中含有多種支鏈類型，各支鏈主要由鉸接點(diǎn)、連桿組成，具體分類如下：表21 支鏈分類編號(hào)AB一般單開(kāi)鏈(SOC)編號(hào)CDEF混合單開(kāi)鏈(HSOC)(單回路)編號(hào)GH混合單開(kāi)鏈(HSOC)(雙回路) 耦合度是指從輸入到輸出運(yùn)動(dòng)耦合強(qiáng)弱的標(biāo)志。對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，基本要求之一就是耦合度越弱越好。耦合度低的并聯(lián)機(jī)構(gòu)在某一維度上使振動(dòng)衰減的同時(shí)，在并聯(lián)機(jī)構(gòu)其他維度衍生出來(lái)的振動(dòng)數(shù)量級(jí)較低。機(jī)械系統(tǒng)剛?cè)狁詈闲苑治鍪窃诳紤]機(jī)械系統(tǒng)機(jī)構(gòu)剛體運(yùn)動(dòng)和彈性變形耦合的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生的一種新的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法。將構(gòu)件的剛體位移與彈性變形的非線性耦合以及各種機(jī)械約束引入到系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，大大簡(jiǎn)化了機(jī)械系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析過(guò)程。 自由度的計(jì)算公式為: （11） 其中F是機(jī)構(gòu)的自由度個(gè)數(shù)，是第個(gè)運(yùn)動(dòng)副具有的自由度，m是運(yùn)動(dòng)副的個(gè)數(shù)，是基本回路的數(shù)目，min是指取最小的個(gè)基本回路，是第j個(gè)基本回路的獨(dú)立位移的方程個(gè)數(shù)。 機(jī)構(gòu)的耦合度為K，則 （12） 對(duì)于任一基本回路數(shù)為的運(yùn)動(dòng)鏈，可視為由單開(kāi)鏈(SOC)依次聯(lián)接而成：第一個(gè)SOC兩端封閉構(gòu)成第一個(gè)基本回路，第二SOC的兩端構(gòu)件聯(lián)接在第一基本回路上，構(gòu)成第二個(gè)基本回路。按照該規(guī)則，第個(gè)SOC的兩端構(gòu)件，應(yīng)該是聯(lián)接在第個(gè)基本回路的運(yùn)動(dòng)鏈上，構(gòu)成第個(gè)基本回路。直到所有基本回路構(gòu)造完畢。該結(jié)構(gòu)和基本回路的分析過(guò)程可以表示為 式中的是指多回路機(jī)構(gòu)，其中括弧內(nèi)分別表示其自由度，基本回路數(shù)和多回路之間的耦合度。是第個(gè)SOC對(duì)機(jī)構(gòu)的約束度。由此可知，基本回路數(shù)為的機(jī)構(gòu)可視為由個(gè)SOC依次聯(lián)接而成，則第個(gè)SOC對(duì)機(jī)構(gòu)的約束度可以表示為： （13）由（11）（12）（13）可求出機(jī)構(gòu)耦合度，耦合度K的物理意義為： (1) 當(dāng)耦合度K=0時(shí)，各回路運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析可以依次單獨(dú)求解；(2) 當(dāng)耦合度K0時(shí)，運(yùn)動(dòng)學(xué)和機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的時(shí)候需要聯(lián)立多個(gè)回路求解，耦合度的大小就是所需聯(lián)立方程組的最低維數(shù)。六自由度機(jī)構(gòu)組合方案與耦合度K的值：表22 組合方案耦合度計(jì)算結(jié)果序號(hào)123456k值及控制解耦性6A3C3D3E3F2A⊕2Ck=4無(wú)k=1無(wú)k=2無(wú)k=1無(wú)k=2無(wú)k=2無(wú)序號(hào)789101112k值及控制解耦性2A⊕2D2A⊕2E2A⊕2F4A⊕C4A⊕D4A⊕Ek=2無(wú)k=2無(wú)k=2無(wú)k=2無(wú)k=3無(wú)k=2無(wú)序號(hào)131415161718k值及控制解耦性4A⊕FG⊕3AG⊕C⊕AG⊕D⊕AG⊕E⊕AG⊕F⊕Ak=3無(wú)k=2部分k=0部分k=1部分k=0部分k=1部分 由上表可得出，耦合度最弱的機(jī)構(gòu)組成有兩種，即編號(hào)15和17，但編號(hào)17中的支鏈E的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較低，復(fù)雜程度偏高，不適合并聯(lián)減振機(jī)構(gòu)支鏈的類型。所以經(jīng)計(jì)算分析決定選取編號(hào)15的機(jī)構(gòu)類型。如下圖所示： 圖24 GCA組合機(jī)型3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及三維設(shè)計(jì) 鑒于穩(wěn)定性考慮，上面的動(dòng)平臺(tái)3球鉸接等間距分布在在同一外圓上；下面的靜平臺(tái)6球鉸接不等間距地分布在同一外圓12個(gè)等分點(diǎn)上。 圖31 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 需要計(jì)算出兩個(gè)外圓半徑rr2，支鏈的穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)度L以及上平臺(tái)高度h。 分別建立坐標(biāo)系如上圖所示，兩坐標(biāo)系位置對(duì)應(yīng)平行。下平臺(tái)靜坐標(biāo)系Oxyz的原點(diǎn)為中心，x軸通過(guò)球鉸接于點(diǎn)A1，y軸通過(guò)球鉸接喻點(diǎn)A2和A6，z軸垂直于下平臺(tái)平面。上平臺(tái)中心P為動(dòng)坐標(biāo)系Puvw原點(diǎn)，且PBPBPB3延長(zhǎng)線均與下平臺(tái)外接圓12等分點(diǎn)相交。 下平臺(tái)某球鉸接點(diǎn)在靜坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為，上平臺(tái)球鉸接點(diǎn)在動(dòng)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為，在靜坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為。上平臺(tái)繞靜坐標(biāo)系三軸轉(zhuǎn)角分別為、和。則靜坐標(biāo)系Oxyz到動(dòng)坐標(biāo)系Puvw的DH矩陣T為： （14）位置矩陣：；旋轉(zhuǎn)矩陣：；透視矩陣：；比例矩陣：。上平臺(tái)各球鉸接點(diǎn)在靜坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為： （15）各支鏈長(zhǎng)度為： （16） 當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，由式（14），（15），（16）可求出并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置反解。取r1=，r2=，則解得L1=31cm，L2=，L3=，L4=，L5=31cm，L6=，h=33cm。 利用專業(yè)三維建模軟件UG來(lái)進(jìn)行模型的建立，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析結(jié)果，對(duì)各部件進(jìn)行初步建模。該并聯(lián)減振機(jī)構(gòu)包含多個(gè)零部件，比如：上平臺(tái)S1，下平臺(tái)S2，長(zhǎng)連桿C1，短連桿C2，彈性阻尼連桿C3，球鉸接Q。其中彈性阻尼連桿由彈簧和連桿組成。 為了裝配方便且便于仿真時(shí)候約束的添加考慮，將球鉸接與上、下平臺(tái)分別求和組成一個(gè)部件。 圖32 球鉸接圖33 上平臺(tái)圖34 下平臺(tái)圖35 連桿 裝配效果如下： 圖36 裝配效果a 為了在UG導(dǎo)入ADAMS時(shí)候，方便約束的添加，將彈簧去除后并將上下平臺(tái)的厚度減小，裝配效果如下： 圖37 裝配效果圖b4 振動(dòng)仿真分析 由UG導(dǎo)入ADAMS需要通過(guò)文件格式轉(zhuǎn)換，首先將UG模型導(dǎo)出為parasolid格式，然后將此文件導(dǎo)入ADAMS VIEW中。 導(dǎo)入ADAMS效果圖為： 圖41 ADAMS效果圖 需對(duì)該模型施加相應(yīng)運(yùn)動(dòng)副約束，如下圖所示，所包含的約束種類為：球副，移動(dòng)副。連桿的上下兩部分之間添加的是移動(dòng)副約束，自由度為1；上、下平臺(tái)與各球鉸接為同一PART，所以不需要額外添加固定約束；各桿與上、下平臺(tái)的球鉸接之間添加旋轉(zhuǎn)球副，自由度為3
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1