基于虛擬樣機技術(shù)的六自由度空間對接平臺研究.pdf

1、某高功率固體激光系統(tǒng)中，有大量的大口徑光學(xué)模塊需從下往上安裝到驅(qū)動器主體中去。這些模塊種類多，數(shù)量大，外形尺寸、結(jié)構(gòu)和重量有較大差別。模塊在安裝對位過程中，需要對其進(jìn)行具有一定精度要求的姿態(tài)調(diào)整。為滿足光學(xué)模塊裝校需要，一種混聯(lián)六自由度對接平臺(以下簡稱空間對接平臺)方案被用于解決此工程實際問題。此空間對接平臺為機電耦合系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，制造周期長。在空間對接平臺的物理樣機制造出來之前，需充分驗證其功能特性、機械結(jié)構(gòu)合理性，因此結(jié)

2、合虛擬樣機的相關(guān)技術(shù)對平臺進(jìn)行研究，是具有實際應(yīng)用意義的重要課題，此外在設(shè)計過程中應(yīng)用虛擬樣機技術(shù)還可減少設(shè)計失誤、提高設(shè)計效率、降低設(shè)計成本、縮短設(shè)計周期。
　　本課題以空間對接平臺為研究對象，以虛擬樣機的相關(guān)技術(shù)為支撐。首先研究其功能，應(yīng)用運動學(xué)理論分析相應(yīng)機械機構(gòu)，采用三維CAD軟件Pro/Engineer(簡稱Pro/E)、有限元分析軟件ANSYS及ANSYSWorkbench，多體動力學(xué)分析軟件ADAMS進(jìn)行了實體建模、

3、有限元分析、運動仿真分析等工作。綜合采用虛擬樣機相關(guān)技術(shù)得出的分析結(jié)果為空間對接平臺的設(shè)計和進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)，對平臺物理樣機制造具有重要的指導(dǎo)意義，本文具體內(nèi)容如下：
　　首先根據(jù)光學(xué)模塊裝校作業(yè)流程，分析空間對接平臺設(shè)計要求和技術(shù)指標(biāo)，得出空間對接平臺六自由度由沿X，Y，Z軸的移動和繞X，Y，Z軸的轉(zhuǎn)動組成。在此基礎(chǔ)上研究了水平調(diào)整機構(gòu)和平面調(diào)整機構(gòu)組成和工作原理，并應(yīng)用并聯(lián)機器人位姿的描述和空間坐標(biāo)變換理論計算二者

4、的運動學(xué)逆解。
　　其次用CAD三維設(shè)計軟件Pro/Engineer，建立空間對接平臺三維模型；針對空間對接平臺的穩(wěn)定性要求，運用有限元分析軟件ANSYSWorkbench，分析空間對接平臺的有限元模型，根據(jù)實際情況施加約束及載荷，進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，得出了空間對接平臺的等效最大值應(yīng)力、最大變形量值、前10階模態(tài)以及相應(yīng)振型，分析數(shù)據(jù)可作為優(yōu)化設(shè)計依據(jù)。
　　最后根據(jù)多柔體系統(tǒng)動力學(xué)建模理論以及ADAMS的柔性體建模方