新型五坐標(biāo)混聯(lián)動(dòng)力頭動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái),以Tricept、Sprint Z3為代表的一類(lèi)并/混聯(lián)構(gòu)型裝備已成功應(yīng)用于發(fā)達(dá)國(guó)家的飛機(jī)制造業(yè)。面向國(guó)家飛機(jī)制造業(yè)發(fā)展的重要需求,本文以新型五坐標(biāo)混聯(lián)動(dòng)力頭Tricept-IV為典型對(duì)象,深入研究其主進(jìn)給模塊(3-UPS/UPP機(jī)構(gòu))的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法,內(nèi)容涉及機(jī)構(gòu)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、彈性動(dòng)力學(xué)建模、固有特性分析、動(dòng)態(tài)響應(yīng)求解與動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)等。本文主要研究成果如下:
　　1.逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。應(yīng)用矢量法建立3-UPS/UPP機(jī)構(gòu)的逆運(yùn)

2、動(dòng)學(xué)分析模型,根據(jù)末端參考點(diǎn)的期望運(yùn)動(dòng),求解各主動(dòng)關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度與各支鏈的角速度、角加速度,進(jìn)而獲得各單元節(jié)點(diǎn)的剛體運(yùn)動(dòng)。
　　2.彈性動(dòng)力學(xué)建模。應(yīng)用運(yùn)動(dòng)彈性動(dòng)力學(xué)理論分別建立各支鏈及動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)微分方程,進(jìn)而借助彈性變形協(xié)調(diào)條件組集系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程。為提高模型精度,各支鏈均離散為空間梁?jiǎn)卧?其主動(dòng)移動(dòng)副與連架虎克鉸鏈的處理則分別應(yīng)用了節(jié)點(diǎn)自由度耦合技術(shù)與斜交支座原理。
　　3.固有特性分析與動(dòng)態(tài)響應(yīng)求解。通過(guò)無(wú)

3、阻尼固有特性分析,揭示了系統(tǒng)低階固有頻率與正則振型的空間分布特征。以運(yùn)動(dòng)學(xué)分析為基礎(chǔ),應(yīng)用數(shù)值積分法(Newmark法)求解系統(tǒng)時(shí)域動(dòng)態(tài)響應(yīng),計(jì)算單元等效應(yīng)力并研究了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各構(gòu)件最大動(dòng)應(yīng)力的變化規(guī)律。
　　4.動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在上述研究的基礎(chǔ)上,以機(jī)構(gòu)總質(zhì)量最小為設(shè)計(jì)目標(biāo),以各構(gòu)件截面參數(shù)為設(shè)計(jì)變量,計(jì)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)誤差與各構(gòu)件強(qiáng)度約束,應(yīng)用序列二次規(guī)劃(SQP)最終實(shí)現(xiàn)了3-UPS/UPP機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　上述研究工