本文關(guān)鍵詞：面向車載設(shè)備的多維激振平臺(tái)系統(tǒng)研制

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【摘要】：車輛在行駛過程中會(huì)產(chǎn)生垂向、橫向、縱向、側(cè)傾、俯仰和橫擺等多個(gè)維度的復(fù)合顛簸。為了最大程度的復(fù)現(xiàn)這種顛簸運(yùn)動(dòng),給汽車零部件提供更為有效的振動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境,本文研制了一種新型少自由度多維激振平臺(tái)。該激振平臺(tái)通過機(jī)構(gòu)重構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)兩種不同形式的激振,是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備。本文首先綜合出了幾種少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu),通過對(duì)比分析選定一種可重構(gòu)的3-P(4S)并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為激振平臺(tái)的最終構(gòu)型方案。該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)在于以三個(gè)驅(qū)動(dòng)既能實(shí)現(xiàn)三維精確平動(dòng),又能實(shí)現(xiàn)六維耦合隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。采用約束螺旋法對(duì)3-P(4S)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的自由度分析,得到了機(jī)構(gòu)閉環(huán)在梯形、三角形、平行四邊形不同布置下的自由度性質(zhì)。接下來(lái)對(duì)處于兩種不同構(gòu)型下的3-P(4S)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,分別采取了Newton法與擬Newton法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了位置正、反解求解,求得了三平移構(gòu)型下機(jī)構(gòu)的位置反解顯示表達(dá)式和速度雅可比。利用反解搜索法對(duì)三平移構(gòu)型機(jī)構(gòu)進(jìn)行了工作空間求解,利用正解搜索法對(duì)梯形布置構(gòu)型機(jī)構(gòu)進(jìn)行了工作空間求解,得到了機(jī)構(gòu)在不同構(gòu)型下的可達(dá)位置空間以及傾角變化范圍。然后對(duì)多維激振平臺(tái)工程樣機(jī)進(jìn)行了機(jī)械本體設(shè)計(jì),并根據(jù)平臺(tái)控制要求搭建了一個(gè)集控制、信號(hào)采集處理、上位機(jī)操作于一體的琴臺(tái)綜合控制柜。創(chuàng)新性地將磁力彈簧引進(jìn)作動(dòng)器,大大的降低了作動(dòng)器的工作負(fù)載。利用激光干涉儀對(duì)作動(dòng)器的定位精度進(jìn)行了測(cè)量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該作動(dòng)器的定位精度可達(dá)10微米數(shù)量級(jí)。最后,利用幾何法獲得了三平移構(gòu)型下機(jī)構(gòu)的位置正、反解解析表達(dá)式,以此為基礎(chǔ)建立了機(jī)構(gòu)的誤差映射模型。對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了誤差源分析,把不可控誤差與可控誤差分離開來(lái),最終確定需要補(bǔ)償?shù)恼`差參數(shù)。闡述了基于激光跟蹤儀的誤差測(cè)量原理,利用矢量模具有坐標(biāo)不變性建立了誤差識(shí)別模型。進(jìn)行了平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定實(shí)驗(yàn),獲得了機(jī)構(gòu)標(biāo)定前后的定位誤差變化,論證了前述方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：多維激振平臺(tái) 可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu) 作動(dòng)器 磁力彈簧 運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U467.52;TB53
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 多維激振平臺(tái)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 國(guó)外多維激振平臺(tái)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)多維激振平臺(tái)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 激振平臺(tái)常用作動(dòng)器類型17-19
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排19-20
• 第2章 多維激振平臺(tái)構(gòu)型綜合與自由度分析20-38
• 2.1 引言20
• 2.2 車載設(shè)備振動(dòng)環(huán)境分析20-21
• 2.3 多維激振平臺(tái)構(gòu)型綜合與比較21-24
• 2.3.1 多維激振平臺(tái)構(gòu)型方案21-23
• 2.3.2 多維激振平臺(tái)方案比較23-24
• 2.4 多維激振平臺(tái) 3-P(4S)構(gòu)型自由度分析24-37
• 2.4.1 閉環(huán)(4S)呈梯形布置時(shí)機(jī)構(gòu)自由度24-31
• 2.4.2 閉環(huán)(4S)呈三角形布置時(shí)機(jī)構(gòu)自由度31-35
• 2.4.3 閉環(huán)(4S)呈平行四邊形布置時(shí)機(jī)構(gòu)自由度35-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第3章 多維激振平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析38-58
• 3.1 引言38
• 3.2 閉環(huán)(4S)呈平行四邊形布置時(shí)平臺(tái)位置分析38-46
• 3.2.1 機(jī)構(gòu)描述與位姿映射關(guān)系38-40
• 3.2.2 機(jī)構(gòu)位置反解40-42
• 3.2.3 基于Newton法的機(jī)構(gòu)位置正解42-44
• 3.2.4 機(jī)構(gòu)位置正反解數(shù)值算例與驗(yàn)證44-46
• 3.3 閉環(huán)(4S)呈平行四邊形布置時(shí)機(jī)構(gòu)速度映射46-48
• 3.4 閉環(huán)(4S)呈梯形布置時(shí)平臺(tái)位置分析48-54
• 3.4.1 機(jī)構(gòu)描述與位姿映射關(guān)系48-49
• 3.4.2 基于擬Newton法的機(jī)構(gòu)位置正反解49-53
• 3.4.3 機(jī)構(gòu)位置正反解數(shù)值算例與驗(yàn)證53-54
• 3.5 多維激振平臺(tái)工作空間分析54-57
• 3.5.1 工作空間約束條件54-55
• 3.5.2 閉環(huán)(4S)呈平行四邊形布置時(shí)機(jī)構(gòu)位置搜索工作空間55-56
• 3.5.3 閉環(huán)(4S)呈梯形布置時(shí)機(jī)構(gòu)位置搜索工作空間56-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第4章 多維激振平臺(tái)樣機(jī)研制與控制系統(tǒng)搭建58-76
• 4.1 引言58
• 4.2 多維激振平臺(tái)樣機(jī)設(shè)計(jì)與制作58-63
• 4.2.1 機(jī)械本體設(shè)計(jì)59-62
• 4.2.2 關(guān)鍵零部件受力及其模態(tài)分析62-63
• 4.3 多維激振平臺(tái)作動(dòng)器的設(shè)計(jì)與選型63-70
• 4.3.1 作動(dòng)器直線電機(jī)選型64-67
• 4.3.2 作動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)67-68
• 4.3.3 作動(dòng)器定位精度檢測(cè)68-70
• 4.4 多維激振平臺(tái)綜合控制系統(tǒng)搭建70-74
• 4.4.1 控制系統(tǒng)硬件組成70
• 4.4.2 控制柜電路設(shè)計(jì)70-74
• 4.5 本章小結(jié)74-76
• 第5章 多維激振平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差標(biāo)定76-91
• 5.1 引言76
• 5.2 多維激振平臺(tái)誤差模型建立76-82
• 5.2.1 標(biāo)定構(gòu)型選取與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立76-79
• 5.2.2 機(jī)構(gòu)誤差源分析79-81
• 5.2.3 機(jī)構(gòu)誤差映射模型81-82
• 5.3 多維激振平臺(tái)誤差測(cè)量與參數(shù)識(shí)別82-84
• 5.3.1 誤差測(cè)量原理82-83
• 5.3.2 基于遺傳算法的誤差參數(shù)識(shí)別83-84
• 5.4 多維激振平臺(tái)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定84-90
• 5.4.1 激光跟蹤儀標(biāo)定平臺(tái)搭建84-85
• 5.4.2 平臺(tái)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)與精度測(cè)量85-90
• 5.5 本章小結(jié)90-91
• 結(jié)論91-92
• 參考文獻(xiàn)92-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果95-96
• 致謝96-97
• 作者簡(jiǎn)介97

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1095120