本文關(guān)鍵詞： 快速刀具伺服 柔順機(jī)構(gòu) 柔度矩陣 接觸分析 加工誤差 靈敏度分析　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文以兩自由度快速刀具伺服裝置的服役性能(工作性能)為研究方向,以最受關(guān)注的柔順結(jié)構(gòu)導(dǎo)向壓電致動(dòng)型快速刀具伺服裝置為具體研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了一種串聯(lián)兩自由度快速刀具伺服裝置,通過(guò)理論分析、仿真分析及試驗(yàn)研究討論了從快讀刀具伺服裝置的設(shè)計(jì)中保證工作行程、工作頻率、疲勞壽命等服役性能;分析了接觸部是否會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)脫離、接觸部接觸情況對(duì)FTS工作行程、工作頻率的影響;研究了FTS的柔順導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的加工誤差、裝配誤差等對(duì)其運(yùn)動(dòng)精度的影響。本文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)柔順導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是FTS裝置的設(shè)計(jì)的一個(gè)重要工作,柔度矩陣模型法是研究柔順結(jié)構(gòu)的一種有效準(zhǔn)確的方法。本文引用最新的研究成果并結(jié)合相關(guān)知識(shí)對(duì)柔順結(jié)構(gòu)的柔度矩陣建模方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并給出了一般串并聯(lián)柔順結(jié)構(gòu)柔度矩陣的準(zhǔn)確計(jì)算公式及經(jīng)過(guò)校核的基本柔順結(jié)構(gòu)單元的柔度矩陣。利用柔度矩陣建�？梢缘玫饺犴樈Y(jié)構(gòu)壓電作用處的輸入剛度與柔順結(jié)構(gòu)基本尺寸參數(shù)的關(guān)系,從理論上進(jìn)行柔順導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。(2)在FTS行程設(shè)計(jì)時(shí)考慮接觸剛度的影響,引用任意曲面接觸變形計(jì)算公式給出了考慮接觸剛度的FTS行程設(shè)計(jì)公式。通過(guò)接觸有限元仿真,發(fā)現(xiàn)在接觸剛度較大時(shí),兩者接觸剛度值基本一致。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),實(shí)際行程也與設(shè)計(jì)行程相近,該計(jì)算方法可以用于行程設(shè)計(jì)。為減小由于接觸剛度而導(dǎo)致的行程縮小,將柔順導(dǎo)向結(jié)構(gòu)與球頭壓電致動(dòng)器的接觸部處設(shè)計(jì)成凹圓柱面,這樣就從平面球面接觸變成了圓柱面球面接觸,顯著提高了接觸剛度,減小了行程損失。并分析了預(yù)緊力對(duì)接觸剛度的影響,根據(jù)接觸剛度與接觸力曲線合理確定預(yù)緊力。(3)通過(guò)有限元諧響應(yīng)仿真分析了壓電球頭與柔順結(jié)構(gòu)的接觸部在動(dòng)態(tài)力作用下是否會(huì)發(fā)生接觸分離,發(fā)現(xiàn)FTS裝置在運(yùn)動(dòng)方向的共振頻率主要受整個(gè)裝置的整體模態(tài)的影響,而不是單獨(dú)柔順結(jié)構(gòu)的模態(tài)。當(dāng)工作頻率超過(guò)柔順結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)方向上的最低共振頻率時(shí),接觸部可能發(fā)生動(dòng)態(tài)脫離,相反則不會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)脫離�？偨Y(jié)起來(lái),提高FTS裝置的在運(yùn)動(dòng)方向的整體剛度,包括壓電的剛度、接觸部的剛度、柔順機(jī)構(gòu)的剛度,有利于提高FTS裝置運(yùn)動(dòng)方向的共振頻率,從而提高柔順機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)方向的共振頻率,有利于提高FTS裝置的工作頻率,避免發(fā)生不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)脫離。(4)將FTS柔順結(jié)構(gòu)的正態(tài)分布加工誤差及裝配誤差代入其柔度矩陣模型,得到了直板形對(duì)稱雙四連桿柔順結(jié)構(gòu)的加工誤差與運(yùn)動(dòng)誤差的關(guān)系、以及運(yùn)動(dòng)方向恒剛度時(shí)運(yùn)動(dòng)精度與基本尺寸之間的關(guān)系以及裝配誤差與運(yùn)動(dòng)精度的關(guān)系。通過(guò)對(duì)加工誤差與運(yùn)動(dòng)精度的靈敏度分析,發(fā)現(xiàn)直板形柔順鉸鏈的厚度公差對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的影響最大。為了驗(yàn)證分析的正確性,利用ANSYS workbench的靈敏度分析模塊進(jìn)行了有限元靈敏度分析,分析結(jié)果與文中理論分析結(jié)果一致。
[Abstract]:In this paper , the influence of contact stiffness on the working stroke , working frequency and fatigue life of FTS is discussed in this paper . The influence of contact stiffness on the working stroke and working frequency of FTS is discussed . ( 4 ) The normal distribution processing error and assembly error of FTS compliance structure are substituted into its compliance matrix model . The relationship between machining error and motion error of straight plate symmetric double four connecting rod compliant structure is obtained , and the relationship between the motion accuracy and the basic dimension and the relationship between assembly error and motion precision are obtained . By analyzing the sensitivity of machining error and motion accuracy , the sensitivity analysis module of ANSYS software is used to analyze the sensitivity of finite element . The results of analysis are consistent with the theoretical analysis results .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG71

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本文編號(hào)：1537319