5-DOF光柵拼接并聯(lián)裝置的優(yōu)化設計與實驗驗證.pdf

1、隨著新能源、天文物理學等領域的發(fā)展，大尺寸光柵的制取得到國內(nèi)外學者的高度重視。大尺寸光柵常采用多塊小口徑光柵機械式拼接的方法制備。并聯(lián)機構(gòu)具有剛度大、承載能力強、響應速度快、精度高等優(yōu)點，被廣泛用于光柵機械式拼接裝置中。目前光柵拼接并聯(lián)機構(gòu)設計理論研究較少，因此從理論上對光柵拼接并聯(lián)機構(gòu)的設計進行研究具有重要的現(xiàn)實意義和研究價值。
　　首先根據(jù)光柵拼接對機構(gòu)自由度及運動性質(zhì)的要求，基于虛擬鏈法進行并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型綜合，得到所有滿足要

2、求的構(gòu)型。然后考慮拼接過程中大負載、高精度、高穩(wěn)定性的要求，同時兼顧制造裝配的難易程度、經(jīng)濟性等方面的因素，通過確定運動鏈類型、運動支鏈的數(shù)目及形式，最終得到最優(yōu)的機構(gòu)構(gòu)型。
　　依據(jù)光柵拼接的機構(gòu)優(yōu)化要求，以姿態(tài)角為0時的內(nèi)接矩形面積及基于雅可比矩陣的剛度矩陣模型分別建立光柵拼接機構(gòu)的工作空間及剛度目標函數(shù)；以并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)為結(jié)合點，分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)對優(yōu)化目標函數(shù)的影響，選取對工作空間和剛度目標函數(shù)影響大的結(jié)構(gòu)參數(shù)作為優(yōu)化的變

3、量對光柵拼接機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到滿足工作空間的剛度最大的一組結(jié)構(gòu)參數(shù)作為結(jié)構(gòu)設計的依據(jù)。
　　以機構(gòu)優(yōu)化中對支鏈長度及鉸鏈點的布局優(yōu)化為基礎，確定主動支鏈、動平臺及框架部分的結(jié)構(gòu)尺寸，完成光柵拼接并聯(lián)實驗裝置設計。首先對機構(gòu)的支鏈及柔性部件進行設計計算和力學分析。然后對拼接機構(gòu)的整體模型進行靜力仿真和模態(tài)仿真，分析機構(gòu)的可行性。最后通過比較不同的被動支撐位置對機構(gòu)靜力變形和模態(tài)的影響，對被動支鏈進行優(yōu)化，得到光柵拼接并聯(lián)裝置整體