两种新型并联多维隔振平台机构学研究

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在许多恶劣的动力学环境下作业的机电设备经常遭到振动或摩擦等不良因素的影响,可能会造成失效甚至破坏。尤其是精密的光电设备对振动尤其敏感。如在航拍的过程中,由于振动影响航空相机视轴的稳定,极大地影响成像的精度。又如导弹飞行过程中的导引头也常常因为振动而影响目标跟踪。对这些振动敏感设备急需隔振处理。围绕这一问题,本文将并联机构应用于多维隔振领域,基于质量-弹簧系统的隔振原理,研究分析了两种基于并联机构的多维隔振平台,分析评价了隔振平台的隔振效果。并联机构作为机构学分支的一种,具有精度高、刚度大等特点,在许多方面都有应用。并联机构能够作为多维隔振平台是由它自身具有多维运动的本质特点决定的。基于并联机构的多维隔振平台相对于传统的多维隔振平台具有诸多的优点,同时也有些不尽人意的地方。本论文将讨论两种新型并联机构在多维隔振平台中的应用,并对这两种并联机构本身进行了研究。第一提出一种六自由度机构和一种三自由度机构,两种机构的分支都含有闭环子结构。分析了六自由度机构的自由度、工作空间、机构的运动学反解、灵巧度和机构的刚度性能。针对三自由度系统,分析了机构的自由度,基于机构的影响系数法分析了机构的运动学性能,基于运动学全域指标分析了机构的输入选取问题,并分析了机构的运动学反解、机构的奇异及刚度性能。具有这两种并联机构建立了两种并联多维隔振平台。第二基于并联机构学对这两种并联隔振平台进行数学建模,通过隔振平台的运动微分方程分析了固有频率及对外部激励的响应。计算了这两种并联多维隔振平台的力传递率。第三通过软件仿真模拟验证并联隔振平台的运动学和动力学特性,分析了这两种并联隔振平台的模态以及隔振性能。本文研究了两种并联机构及其在多维隔振平台中的应用。对并联机构的运动学和动力学的研究以及对并联机构在多维隔振平台中的应用有一定的理论参考价值。
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