基于并联机构的三平移隔振平台设计研究

为了解决交通运输和航天领域中的三平移隔振问题，设计了一种基于并联机构的新型三平移隔振平台，介绍了其结构及有关参数的设计和分析方法，制作了样机并进行了试验分析。理论和试验分析结果表明，该平台能实现三平移隔振，其设计和分析方法可应用于其他多维隔振平台的设计。     

4-URU柔性并联机构构型设计及支链刚度分析

针对4-URU型柔性并联机构,提出了一种对支链刚度的新型求解方法,应用软件仿真结果验证该方法的有效性.首先,利用螺旋理论对4-URU刚性并联机构进行自由度分析,采用柔性铰链替换法设计相应的柔性并联机构.基于柔性铰链刚度矩阵,利用转换矩阵法求得支链的铰链刚度矩阵,利用有限元理论分别求得支链各柔性杆刚度,通过线性叠加求得支...     

Stewart并联机构奇异性与工作空间分析

应用奇异性理论,分析了并联机构在奇异点处的分岔性态。讨论了机构分岔点、理论工作空间和稳定工作空间与静动平台半径比的关系,给出了机构分岔点随静动平台半径比值变化的曲线图,不同比值的机构工作路径跟踪图。研究表明,当静动平台半径比较小时,机构具有较大的工作空间,当静动平台半径比逐渐趋变大时,机构的理论工作空间和稳定工作空间逐渐减小,最后收缩为一个点。     

空气弹簧液压悬置动特性及隔振特性研究

研究了具有可变刚度阻尼的发动机空气弹簧液压悬置的动特性和隔振特性。针对影响发动机空气弹簧液压悬置动特性的关键参数上液室等效体积刚度,采用理论和试验方法研究了上液室等效体积刚度的等效值,基于该等效值建立了空气弹簧液压悬置的理论模型,对空气腔开闭两种工况进行了空气弹簧液压悬置动特性的仿真和试验研究。搭建了发动机空气弹簧液压悬置系统试验台架,研究了台架各种激励频率下的空气弹簧液压悬置的隔振特性。结果表明:本研究采用的上液室等效体积刚度进行空气弹簧进行建模是正确、可行的,提高了空气弹簧建模效率和准确性;空气弹簧液压悬置在空气腔开启和关闭两种状态下,峰值动刚度增大幅值达78.5%,峰值阻尼角增大幅值达250%。台架试验表明:当台架激励频率小于25Hz时,悬置采用大刚度大阻尼;当台架激励频率大于等于25 Hz时,悬置采用小刚度小阻尼;悬置隔振率提升明显,不同频率下提升幅值达10%～67%。     

并联机构支链误差耦合分析

针对并联机构误差耦合进行了分析研究.对一种3自由度并联机构进行分析,利用空间矢量链法建立误差模型,用数值法和解析法对机构进行正解计算,通过1阶摄动法将各支链不同误差代入误差模型中.虽然每条支链各部分的误差最终会累积到各个支链的末端,并且支链末端的误差也有各自的方向性,但最终体现在并联机构动平台中心处的误差并不是各支链各...     

6自由度含弹簧被动支链的绳牵引并联机构工作空间分析

为分析含弹簧被动支链的绳牵引并联机构工作空间特性,建立机构静力学模型,提出一种能直观反映绳牵引并联机构姿态空间大小的评价指标,以含2根弹簧支链的6索6自由度绳牵引并联机构为例,分析弹簧支链参数对机构工作空间性能和工作空间形状的影响。针对引入弹簧支链后出现的工作空间形状缺陷,建立缺陷部分混合位置因子-范围因子罚函数模型,并通过理想点法与遗传算法结合的方法实现了机构工作空间性能多目标优化。结果表明：通过罚函数法在优化中有效消除了可能出现的机构工作空间形状缺陷;含弹簧支链的绳牵引并联机构优化中选择适当弹簧参数,可以显著提高工作空间体积与动平台转动范围。     

Stewart平台6-UPS并联机构动力学建模与仿真

以6-UPS并联机构为研究对象,推导了并联机构的动力学方程.在给定动平台运动轨迹的情况下,用龙格库塔方法求解动力学微分方程.计算结果验证了并联机构动力学建模正确,控制器设计合理.     

三平移多维减振装置动力学及振动特性分析

三平移多维减振装置在工程中具有广泛的应用基础.设计了以3-PRRP(4r)三平移并联机构为主体的多维减振平台,推导了机构的位置逆解的解析式,采用拉格朗日方程建立系统的动力学模型;通过建模仿真方法,分析了系统的力学参数对其振动特性的影响及脉冲激励下系统的减振效果.结果表明,该减振装置具有明显的三维减振作用,可广泛应用于多...     

基于4-UPS/CPC并联机构的多维调姿隔振平台设计

提出了一种用于轮腿式机器人载运车的多维调姿隔振平台,该平台以4-UPS/CPC并联机构为主体,辅以弹簧阻尼模块,将调姿与隔振功能相结合,以满足载运车在工作过程中的姿态调整和隔振需求.以并联机构的工作空间、静刚度和灵巧度为目标,进行了4-UPS/CPC并联机构结构参数的优化设计;建立了路面谱模型,使用差分预测算法对载运车...     

基于广义力平衡原理的Stewart平台机构标定

通过分析Stewart机构各运动副的制造误差和安装误差,以及其对雅可比矩阵的影响,利用雅可比矩阵和一阶静力影响系数之间的对偶关系,提出基于广义力平衡原理的Stewart平台机构标定方法。该方法通过测量平台各缸作用力,避免了测量虎克铰空间坐标难的问题。通过对平台进行广义力加载测量,得到平台平衡状态时互不相关的广义力和各单缸力的实验数据,最后利用最小二乘法拟合得出实际的一阶静力影响系数,从而标定出机构初始状态时的各铰点空间坐标。实验表明,该方法所标定出的Stewart平台机构参数,能使平台的运动学模型更为精确,有效地提高了平台的定位精度。     

Stewart平台机构标定的鸡尾酒法

针对Stewart平台机构的标定提出了一种方便、实用的方法——鸡尾酒法,该方法采用正解方式自动构造结构误差雅可比矩阵,并采用了与测量方式相一致的广义坐标。通过该方法可以利用各种普通的测量工具或者各种测量工具的组合使用对Stewart机构进行标定,避免了利用专门工具进行空间多维坐标测量的复杂性。同时还对标定过程中所涉及的误差雅可比矩阵的建立及求解方法、结构误差耦合情况、不同误差项的加权以及新增测量项的处理等问题进行了详细介绍。     

并联机构冗余支链对系统性能的影响

利用ADAMS软件对平面非冗余并联机构和冗余并联机构进行了对比分析,研究了冗余支链对提高系统刚度和位置精度方面的作用.     

Stewart并联机构位置奇异研究

对动定平台为两个非相似的半规则正六边形的Stewart并联机构位于给定姿态时的位置奇迹进行了系统地研究。基于建立该并联机构的力雅可比矩阵,推导出机构位于给定姿态时的三维位置奇异轨迹的三次符号表达式。进一步分析发现,该机构的对于给定姿态参数的三维位置奇异轨迹相当复杂,其在一般倾斜截面上的投影曲线的几何特征也很难识别。定义动平台所在平面为特征平面,研究表明在特征平面上的位置奇异轨迹曲线均是一条二次曲线,包括无数对双曲线、四对相交直线以及一条抛物线。对于个别特殊姿态,特征平面上的位置奇异轨迹二次曲线退化为平行于脊线的一对或一条直线。提出并证明关于特征平面上的位置奇异轨迹曲线几何特征的两个定理。此外,基于Grassmann线几何以及螺旋理论简要分析了位置奇异轨迹的运动学特性。     

3-PCR减振平台的振动特性研究

为实现多自由度减振,以3-PCR并联机构为主体机构构建三平移减振平台。在运动分析的基础上,建立了动平台的非线性振动微分方程,应用龙格-库塔数值分析方法求解,并通过ADAMS仿真验证。减振平台无阻尼自振分析表明,相同初始条件下主减振方向响应周期小于其他方向,减振平台响应周期与系统设计参数支承角相关,随支承角增大,主减振方向周期减小,其他方向周期增大;有阻尼瞬态冲击减振特性分析表明,主减振方向减振效果优于其他方向;增加阻尼可有效地抑制响应峰值。该减振平台具有良好的多维减振效果。     

橡胶弹簧减振器在破碎机隔振中的特性分析

橡胶弹簧减振器强度高,回弹性好,压缩永久变形小,缓冲性好,广泛应用在破碎机隔振系统中.笔者阐述了隔振的基本原理,在分析了惯性圆锥破碎机的振动特点的基础上,对橡胶弹簧减振器在破碎机隔振系统中的特性进行了分析计算.结果表明,橡胶弹簧减振器可以对惯性圆锥破碎机起到很好的减振效果.     

基于并联机构弱耦合设计的多维减振模拟研究

通过拓扑结构型综合设计,优选出一种用于多维减振的弱耦合6自由度并联机构,并进行了运动学位置反解分析与验证。采用多体动力学仿真方法,求解并联多维减振系统在瞬态冲击和稳态振动工况下的响应。最后用加速度振级落差评价减振性能,并对上平台响应特性进行分析。结果表明,系统在振动发生方向减振效果明显,同时在其他方向衍生振动烈度数量级较低,时域响应特性曲线平滑。     

Stewart并联机构运动失控性研究

为了确定机构在分岔点附近的运动行为,利用同伦法和静态分岔条件,构造了一种能够获得Stewart机构全部构型分支曲线及其分岔点的算法。基于提出的构型分岔分析和最大失控域概念,研究了分岔点附近的机构失控自由度。结果表明,增大输入参数的控制精度可以有效地提高机构在奇异位置附近的运动可控性。     

光电平台新型隔振机构设计

振动会严重影响动载体光电平台的成像质量和跟踪精度,必须采取隔振措施。分析了振动对光电平台成像质量的影响,提出了一种新型隔振机构设计方案,设计了两种新型金属橡胶隔振器,应用线阵CCD二维动态测角仪对光电平台的动态角位移进行了测量。光电平台振动扫频试验结果显示,内外隔振器组合的隔振机构能够衰减3个正交方向20 Hz以上的振动。测角结果显示,平台最大角位移为5.5″,小于8″的设计要求。隔振机构不但有效隔离了中高频振动,而且实现了平台无角位移运动,为动载体光电平台的研究提供了理论支持,并具有重要军事意义。     

冗余驱动支链实现空间6自由度并联机构刚度设计理论

机构的末端刚度特性对制造装备的定位精度、顺应性和动态特性等有十分重要的影响,为了消除机构奇异位形,使机构具有更大的承载能力、更高的刚度和精度、更好的动态特性等,常需要可控的机构刚度来满足不同的需要;在全自由度并联机构的基础上,分析通过增加冗余驱动支链实现末端刚度需求的设计方法。根据螺旋理论分析了支链单驱动副并联机构的逆雅克比矩阵,建立了驱动刚度到末端刚度的映射关系矩阵,分析了各支链刚度到机构末端刚度分量的叠加规律,并根据末端刚度需求建立了一种通过增加冗余驱动支链实现末端刚度要求的方法;最后通过Stewart并联机构案例对上述理论进行了验证,实现了末端刚度接矩阵解耦的设计要求。     

基于音圈电机的Stewart主动隔振平台设计

以音圈电机作为作动器,采用"Cubic"构型的Stewart平台设计主动隔振系统。这种Stewart平台的各杆之间线性无关,耦合作用可以忽略不计,采用六路相同的控制方法对Stewart主动隔振平台进行分散控制,简化了控制系统,提高了系统的可靠性。通过分析设计了双层结构的单主动杆形式,并对其采用"前馈—反馈"的复合控制方法,并用六个单主动杆构成Stewart平台。对整个系统进行Adams/View和Matlab/Simulink的联合仿真,分析仿真结果可以看到所设计的主动控制系统具有良好的隔振效果。