基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多自由度力加載系統(tǒng)研究.pdf

1、航天器在太空飛行過程中，空間對(duì)接機(jī)構(gòu)起到了連接各艙體的至關(guān)重要的作用。為了維持航天器穩(wěn)定的飛行狀態(tài)，空間對(duì)接機(jī)構(gòu)組合體將會(huì)長時(shí)間承受多個(gè)自由度方向的力和力矩。為了保證對(duì)接機(jī)構(gòu)組合體在軌運(yùn)行時(shí)的可靠性，在對(duì)空間對(duì)接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，需要在地面進(jìn)行對(duì)接機(jī)構(gòu)組合體多自由度加載疲勞測(cè)試。本課題以對(duì)接機(jī)構(gòu)組合體疲勞壽命試驗(yàn)臺(tái)項(xiàng)目為依托，對(duì)并聯(lián)多自由度力加載試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。
　　不同于以往大多數(shù)的多維力加載系統(tǒng)，本文的創(chuàng)新之處首先在于設(shè)計(jì)

2、并驗(yàn)證了一個(gè)全新的并聯(lián)加載結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了基于驅(qū)動(dòng)力閉環(huán)的控制方法，通過反解對(duì)接機(jī)構(gòu)組合體受到的力和力矩，求出各加載液壓作動(dòng)器所要輸出的力，通過精確控制各加載液壓作動(dòng)器的輸出力來實(shí)現(xiàn)對(duì)接機(jī)構(gòu)組合體的疲勞加載；本文另外一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)為通過仿真軟件分析了負(fù)載剛度變化對(duì)多自由度加載系統(tǒng)的加載性能的影響，并且模擬了加載系統(tǒng)加載力的耦合特性，對(duì)科研項(xiàng)目以及工程實(shí)踐具有指導(dǎo)性的意義。
　　本文首先介紹了基于正交六自由度并聯(lián)平臺(tái)的多軸加載系統(tǒng)的基本構(gòu)

3、造以及加載原理。根據(jù)性能指標(biāo)要求所設(shè)計(jì)的這種正交并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以同時(shí)向?qū)訖C(jī)構(gòu)組合體精確施加給定的六個(gè)自由度的力和力矩。其次，針對(duì)所采用的加載機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，建立了加載系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，然后進(jìn)一步求解出了其動(dòng)力學(xué)方程，并且利用Matlab Simulink軟件建立了多自由度加載系統(tǒng)的六維力和力矩的反解模型。
　　之后，本文對(duì)加載液壓作動(dòng)器力閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了建模和分析，建立了閥控液壓缸驅(qū)動(dòng)力閉環(huán)系統(tǒng)的詳細(xì)模型，并對(duì)力閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析

4、。設(shè)計(jì)了單缸力閉環(huán)控制器以提高驅(qū)動(dòng)力閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　為了建立本文所研究的并聯(lián)加載系統(tǒng)的完整模型，本文利用動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS對(duì)加載系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行了建模，并且利用模擬負(fù)載代替對(duì)接機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真分析。最后利用Matlab軟件和ADAMS軟件對(duì)所研究的并聯(lián)六維力加載系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合仿真分析。實(shí)現(xiàn)了該并聯(lián)多軸加載系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)加載仿真，并且分析了對(duì)接機(jī)構(gòu)剛度的變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，分析了該并聯(lián)多軸加載系統(tǒng)各自由度間力耦合