5-DOF光柵拼接并聯(lián)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、隨著新能源、天文物理學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，大尺寸光柵的制取得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度重視。大尺寸光柵常采用多塊小口徑光柵機(jī)械式拼接的方法制備。并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、承載能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于光柵機(jī)械式拼接裝置中。目前光柵拼接并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論研究較少，因此從理論上對(duì)光柵拼接并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和研究?jī)r(jià)值。
　　首先根據(jù)光柵拼接對(duì)機(jī)構(gòu)自由度及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的要求，基于虛擬鏈法進(jìn)行并聯(lián)機(jī)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(fù)載、高精度、高穩(wěn)定性的要求，同時(shí)兼顧制造裝配的難易程度、經(jīng)濟(jì)性等方面的因素，通過確定運(yùn)動(dòng)鏈類型、運(yùn)動(dòng)支鏈的數(shù)目及形式，最終得到最優(yōu)的機(jī)構(gòu)構(gòu)型。
　　依據(jù)光柵拼接的機(jī)構(gòu)優(yōu)化要求，以姿態(tài)角為0時(shí)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(jī)構(gòu)的工作空間及剛度目標(biāo)函數(shù)；以并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)為結(jié)合點(diǎn)，分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的影響，選取對(duì)工作空間和剛度目標(biāo)函數(shù)影響大的結(jié)構(gòu)參數(shù)作為優(yōu)化的變

3、量對(duì)光柵拼接機(jī)構(gòu)進(jìn)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(shè)計(jì)的依據(jù)。
　　以機(jī)構(gòu)優(yōu)化中對(duì)支鏈長(zhǎng)度及鉸鏈點(diǎn)的布局優(yōu)化為基礎(chǔ)，確定主動(dòng)支鏈、動(dòng)平臺(tái)及框架部分的結(jié)構(gòu)尺寸，完成光柵拼接并聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)。首先對(duì)機(jī)構(gòu)的支鏈及柔性部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和力學(xué)分析。然后對(duì)拼接機(jī)構(gòu)的整體模型進(jìn)行靜力仿真和模態(tài)仿真，分析機(jī)構(gòu)的可行性。最后通過比較不同的被動(dòng)支撐位置對(duì)機(jī)構(gòu)靜力變形和模態(tài)的影響，對(duì)被動(dòng)支鏈進(jìn)行優(yōu)化，得到光柵拼接并聯(lián)裝置整體