基于空間三平移并聯(lián)機(jī)構(gòu)的柔性高頻振動(dòng)臺(tái)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn).pdf

1、振動(dòng)試驗(yàn)作為檢測產(chǎn)品可靠性能的最主要手段，目前仍有很大不足之處，究其原因是尚未有真正能模擬實(shí)際工況中多維高頻振動(dòng)的振動(dòng)臺(tái)出現(xiàn)，無法進(jìn)行真實(shí)的多維高頻振動(dòng)試驗(yàn)。本文在國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50905077)“基于柔性關(guān)節(jié)的多維高頻振動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)及非線性解耦控制”及教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(20093227120007)“新型并聯(lián)多維高頻振動(dòng)平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論研究”的支持下，設(shè)計(jì)了一種基于空間三平移并聯(lián)機(jī)構(gòu)的柔性高頻振動(dòng)臺(tái)

2、，并進(jìn)行了試驗(yàn)研究，主要作了如下幾點(diǎn)工作:
　　 首先，列舉了若干種柔性運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)形式，并結(jié)合課題組已完成的柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)角試驗(yàn)、傳遞性能試驗(yàn)等，優(yōu)選設(shè)計(jì)了一種能實(shí)現(xiàn)大角度變形的新型柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副。以微積分理論及相關(guān)力學(xué)知識為基礎(chǔ)，定性地給出了其近似轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的推導(dǎo)過程，借助工程軟件MATLAB得到了曲板內(nèi)徑等三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的影響程度曲線;另一方面采用有限元軟件ANSYS給出了其轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的仿真計(jì)算公式;而后對加工出來的實(shí)物樣件

3、進(jìn)行了定量的試驗(yàn)，驗(yàn)證了轉(zhuǎn)動(dòng)剛度解析模型和仿真模型的準(zhǔn)確性。
　　 其次，通過幾何及解析方法，給出了新型柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副的幾類常見的加工誤差，并建立了相對剛度誤差模型。利用AUTOCAD繪制了厚度誤差等幾類最典型的加工誤差示意圖，然后采用幾何方法計(jì)算出上述加工誤差值的范圍;根據(jù)ParosJ剛度計(jì)算公式和SmithST誤差分析方法，針對鉸鏈寬度、曲板內(nèi)徑、曲板厚度三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，在誤差不相互耦合的前提下，建立加工誤差對柔性鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)剛度影響

4、的偏微分方程誤差模型，定性地分析出了曲板厚度是一項(xiàng)極為敏感尺寸，加工過程中應(yīng)保持該結(jié)構(gòu)的精度;最終通過以有限元的思想分析驗(yàn)證了誤差模型的準(zhǔn)確性。
　　 再次，在完成空間三平移高頻振動(dòng)臺(tái)的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，建立了其剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行了相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真。引入剛?cè)狁詈纤枷?，推?dǎo)了柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)能、勢能，根據(jù)虛功原理，建立了其剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，并引入約束方程，對整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)建立了運(yùn)動(dòng)方程;借助虛擬樣機(jī)軟件ADAMS

5、對剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，結(jié)果表明該柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)化成模態(tài)中性文件(MNF)文件以后，依舊遵循運(yùn)動(dòng)學(xué)理論進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從側(cè)面說明了之前對新型柔性鉸鏈的設(shè)計(jì)是十分合理的;最后借助有限元軟件ANSYS對柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，得到了該機(jī)構(gòu)的各階模態(tài)振型及在實(shí)際振動(dòng)過程中的諧響應(yīng)狀態(tài)，對后續(xù)的試驗(yàn)起來關(guān)鍵的指導(dǎo)作用！
　　 最后，加工出高頻振動(dòng)裝置實(shí)物樣機(jī)并進(jìn)行了相應(yīng)的振動(dòng)試驗(yàn)。根據(jù)振動(dòng)學(xué)理論，推算出實(shí)際振動(dòng)