论文部分内容阅读
近年来,我国综合国力逐步提高,航天事业获得高速发展,航天装备的自动化装配水平变得越来越高。本文针对航天领域中大型圆柱型薄壁部件自动化装配要求,开展用于自动装配的位姿调整与套装的装备构型研究,提出一种新型5-U(RRP)S/(8U)PU并联机构作为位姿调整与套装机构,并对该机构进行相应的理论分析以及尺寸优化,构建三维虚拟模型,并制作实物样机进行实验验证。论文研究为大型薄壳类部件位姿调整与套装自动化装备的实际研制奠定基础,具有重要的理论意义和实际应用价值。对此进行了以下研究与分析。(1)确定大型薄壳类部件位姿调整与套装的构型设计要求。针对大型薄壳类部件套装的工程背景和要求,确定装备的系统组成部分,采用并联机构用作位姿调整与套装部分,并确定并联机构的自由度。(2)位姿调整与套装并联机构的构型设计。主要包括确定自由度数以及机构配置;根据机构具有较大刚度、较高精度的设计目标,对支链进行结构配置,并对各支链进行了设计;对于被动支链,利用型综合法提出了不同的方案,并对比选择了最优结构;对于主动支链,通过构型演化法得到最后的支链结构;最终确定5-U(RRP)S/(8U)PU的机构构型,并确定其装配条件、自由度计算和驱动副选择。(3)新型5-U(RRP)S/(8U)PU并联机构的运动学分析。主要包括计算位置正反解、采用螺旋理论计算速度雅克比矩阵、工作空间理论分析和实例计算、奇异性分析、静刚度矩阵计算及分析。该部分为后续工作奠定了理论基础,尤其是为样机的控制提供了输出与输入的位移关联方程、速度关联方程等控制函数。(4)新型5-U(RRP)S/(8U)PU并联机构的尺寸优化。机构的尺寸是结构刚度的重要影响因素,优化内容包括基于遗传算法的结构尺寸优化,以及基于模拟退火算法的ANSYS和MATLAB联合几何尺寸优化。(5)三维建模和虚拟仿真验证以及样机制作。根据上述理论分析和优化尺寸的结果并依据一定工程实际利用Solidedge软件进行了三维建模,导入ADAMS软件后对其进行了仿真,验证了包括机构自由度等的运动特性,通过与5-UPS/(8U)PU并联机构进行对比,最终验证了新型5-U(RRP)S/(8U)PU并联机构满足设计要求且机构刚度和精度都有了较大提高。