CFETR(China Fusion Engineering Test Reactor)维护机械臂底盘由于在真空室反应堆内运载,环境的特殊性规定了所设计底盘需要比一般底盘具有更高的机械强度、紧凑性、稳定性等要求。底盘运转全程采用遥操作,前端执行器在与维护目标对接时,往往包含复杂的控制过程和轨迹规划,其对精度的控制要求非常苛刻,这就有必要探究设计的底盘对前端执行器造成的偏移误差,确保轨迹规划的移动过程中,剔除因底盘曲率、挠度、倾斜的变化和约束部件变形所造成的对接误差,以进一步保障前端执行器的对接精度,同时验证底盘设计的合理性。本研究主要有:(1)根据CFETR真空室要求,设计了一种结构紧凑的多级运输底盘,该底盘可进行二级运输,配有救援装置,并实施抬举固定。救援装置可以在某电机出现意外时,分别可以代替不同位置的电机,为执行元件输入备用驱动力,减少因遥操作过程中电机故障出现的负面影响。所设计的机械臂运载底盘的重点从稳定性、约束牢的固性来考虑,保证机械臂运转时,发生倾斜和晃动要在前端执行器可调整范围内,以避免对机械臂前端执行器造成太大误差。(2)机械臂运载底盘结构在设计时要考虑其可靠性与稳定性指标,本文利用挠度、曲率、倾斜、约束件变形叠加原理,综合考虑计算与机械臂接触位置的底盘区域的各特性变化,基于位移协调关系,建立了变形-挠度-曲率-位移的算法模型,并能算出不同机械臂位型时,底盘对前端执行器造成的误差大小。其中前端执行器偏移误差由两部分组成,一个是左右方向的偏移误差,还有是上下方向的偏移误差,本数学模型视前端执行器的总误差为两个方向偏移误差矢量的叠加。(3)一个优良性能的底盘,必须建立在设备先进性上,技术设备是否先进,关键是看设备的性价比能不能达到最优,这一点很大程度上取决于设备选型的正确与否,本文对底盘运转一些关键零部件进行选型校核,选型时对零部件尺寸,质量,性能,载荷强度,工况等要求都进行了详细的考虑。(4)利用有限元分析对底盘的动态及静态特性进行了研究,分析包括静力学分析、瞬态动力学分析、模态分析和疲劳分析。通过软件分析,得到了底盘的前六阶固有频率和振型、底盘在机械臂不同摆角下的应力分布,和应变情况。同时还分析了底盘在两种特定姿态下的疲劳寿命和安全系数。图[94]表[6]参[75]