本文關鍵詞：伸縮桿式兩自由度并聯(lián)機構的虛擬仿真及靜動態(tài)特性分析

  更多相關文章： 并聯(lián)機構 伸縮桿 有限元方法 靜態(tài)特性 動態(tài)特性

【摘要】：少自由度并聯(lián)機構得到了廣泛研究應用,伸縮桿式兩自由度并聯(lián)機構由動靜平臺和連接動靜平臺的3條支鏈組成,通過改變伸縮桿的長度,使動平臺能夠繞X、Y軸旋轉一定的角度,動平臺可以實現(xiàn)將空間任一平面旋轉到水平面上。本文對并聯(lián)機構進行了以下研究： 首先,運用螺旋理論對該伸縮桿式并聯(lián)機構進行自由度分析,驗證其能實現(xiàn)繞X、Y軸的旋轉運動。由于伸縮桿是該機構的重要部件,所以對其結構形式進行研究,主要研究了液壓式、直線電機式和電動推桿式結構；由于直聯(lián)式電動推桿傳動精度高、空間尺寸小及結構簡單,故選用直聯(lián)式電動推桿的結構形式。依據(jù)被加工零件的尺寸及翻轉角度,確定相應零部件的尺寸參數(shù)。 其次,使用Pro/E軟件對其零部件進行三維實體建模,按照各零部件的相互關系對其虛擬裝配,得到整個并聯(lián)工作臺的實體模型。在Pro/E環(huán)境中對并聯(lián)工作臺實體模型進行虛擬仿真,檢查各零部件之間有無干涉、尺寸是否合理,根據(jù)仿真結果對模型進行修改、調整。通過運動仿真,可觀察并聯(lián)工作臺的運動過程,確定并聯(lián)工作臺的4種位姿,分別為水平位置、兩伸縮桿最長位置、兩伸縮桿最短位置和伸縮桿一長一短位置。 再次,對其進行靜態(tài)特性研究,使用有限元方法建立結構靜力學模型,使用ANSYS軟件分析并聯(lián)工作臺在不同極限位姿處承受鉆削負載時各零件的變形及應力分布情況,獲得結構的最大變形量及最大應力值,經(jīng)驗證其滿足材料的強度剛度要求,較薄弱環(huán)節(jié)主要為球鉸鏈處,因此需對其改進,加大鉸鏈球的直徑,同時可以適當對其它變形及應力較小的部件進行改進改進以減輕整體機構的重量。 最后,對其進行動態(tài)特性的研究,使用有限元方法建立動力學模型,使用ANSYS軟件獲得其相應的動態(tài)參數(shù)。首先通過對其進行模態(tài)分析,可獲得并聯(lián)機構在不同極限位置處的固有頻率和振型,獲得并聯(lián)工作臺在這些固有頻率下的振動特性,由結果可知動平臺在前三階頻率下和定長桿在四五六階頻率下的振幅較明顯,可對定長桿進行改進,加粗其直徑,再次進行分析得定長桿在四五六階頻率下的最大振幅減小,整個結構的動態(tài)特性提高；其次對結構進行諧響應分析,獲得動平臺在一定頻率范圍內的幅頻曲線,由結果可確定并聯(lián)工作臺在工作過程中應該避開70Hz及300.400Hz頻率范圍內。
【關鍵詞】：并聯(lián)機構 伸縮桿 有限元方法 靜態(tài)特性 動態(tài)特性
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 插圖索引10-11
• 附表索引11-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 本課題的研究背景及意義12-13
• 1.1.1 本課題的研究背景12-13
• 1.1.2 本課題的研究意義13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 少自由度并聯(lián)機構構型研究現(xiàn)狀14
• 1.2.2 少自由度并聯(lián)機構靜力學研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 少自由度并聯(lián)機構動力學研究現(xiàn)狀15
• 1.3 本課題的主要研究內容15-16
• 1.3.1 并聯(lián)機構的結構研究及虛擬仿真15-16
• 1.3.2 并聯(lián)機構靜態(tài)特性的研究16
• 1.3.3 并聯(lián)機構動態(tài)特性的研究16
• 1.4 本章小結16-18
• 第2章 并聯(lián)工作臺的結構研究18-32
• 2.1 并聯(lián)工作臺的結構及自由度18-20
• 2.1.1 結構特點18-19
• 2.1.2 自由度分析19-20
• 2.2 并聯(lián)工作臺的結構布局20-24
• 2.2.1 液壓缸式伸縮桿20-21
• 2.2.2 圓筒直線電機式伸縮桿21-22
• 2.2.3 滾珠絲杠螺母伸縮桿22-24
• 2.3 并聯(lián)工作臺主要部件尺寸的研究確定24-31
• 2.3.1 滾珠絲杠的選用及校核24-29
• 2.3.2 步進電機的選型29-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第3章 并聯(lián)工作臺的虛擬仿真32-42
• 3.1 Pro/ENIGEER機構運動仿真概述32-33
• 3.1.1 機構運動仿真特點32
• 3.1.2 機構運動仿真流程32-33
• 3.2 并聯(lián)工作臺零部件實體建模33-36
• 3.3 并聯(lián)工作臺虛擬仿真36-40
• 3.3.1 并聯(lián)機構模型創(chuàng)建36-37
• 3.3.2 并聯(lián)工作臺機構仿真37-38
• 3.3.3 結果分析38-40
• 3.4 本章小結40-42
• 第4章 并聯(lián)工作臺的靜態(tài)特性研究42-56
• 4.1 有限元法的基本思想42-43
• 4.2 有限元法的靜態(tài)特性研究43-48
• 4.2.1 有限元法理論基礎43-45
• 4.2.2 有限元法靜力分析基本過程45-48
• 4.3 并聯(lián)工作臺靜態(tài)特性研究48-54
• 4.3.1 ANSYS靜力學分析48-49
• 4.3.2 并聯(lián)工作臺有限元模型建立49-50
• 4.3.3 定義邊界條件并施加載荷50-51
• 4.3.4 求解并分析結果51-54
• 4.4 本章小結54-56
• 第5章 并聯(lián)工作臺動態(tài)特性研究56-72
• 5.1 有限元法動態(tài)特性分析56-58
• 5.2 并聯(lián)工作臺模態(tài)分析58-68
• 5.2.1 結構模態(tài)分析原理58-59
• 5.2.2 并聯(lián)工作臺ANSYS模態(tài)分析59-66
• 5.2.3 模態(tài)分析結果66-68
• 5.3 并聯(lián)工作臺諧響應分析68-71
• 5.3.1 諧響應分析原理68-69
• 5.3.2 并聯(lián)工作臺ANSYS諧響應分析69-71
• 5.4 本章小結71-72
• 結論與展望72-74
• 參考文獻74-77
• 致謝77-78
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄78

【共引文獻】

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