3-UCU-C/CU并联摇摆试验平台设计与仿真计算

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智能起落架对于直升机在坑洼不平的地面、斜坡或舰船甲板上能够平稳降落至关重要。就起落架着舰试验所需舰船运动环境而言,舰船在不规则随机海浪中主要呈现横摇、纵摇、垂荡三自由度运动,且不同海况中舰船环境的搭建成本大,不可控因素多。而摇摆平台能够精确模拟多种海况下的舰船运动,为起落架试验提供动、静态环境。因此,本文据起落架特定的结构尺寸及试验要求,对三自由度摇摆平台进行设计及分析,并为试验模拟平台的搭建提供参考。主要从以下几方面进行研究:(1)据两转一移并联机构上平台中具有已知运动规律点的不同个数和位置,提出判别这类平台是否存在伴随运动的方法,并以两种结构参数相似且分别有、无伴随运动的三自由度并联平台为研究对象,分析平台防扭臂上铰链的力学性能。结果表明:伴随运动判别方法能够快速、有效判别多类型两转一移并联平台是否存在伴随运动;含有防扭臂平台在有、无伴随运动时,不同位置处防扭臂铰链点的受力大小明显不同。(2)根据平台伴随运动的研究和对摇摆平台技术性能指标的分析,提出一种含防扭臂3-UCU-C/CU三自由度并联摇摆平台,该平台构件少,具有负载能力大,刚度大等优点,并给定构件选型和安装方式。(3)以3-UCU-C/CU摇摆平台为研究对象,利用螺旋理论和坐标旋转法对摇摆平台进行运动学和奇异性分析,并通过ADAMS仿真进行对比验证。利用拉格朗日法对平台进行动力学建模,并进行仿真验证。结果表明:平台在运动范围内无奇异;平台动力学理论计算与仿真分析的误差最大为8.2%,在合理范围内。基于动力学分析和遗传算法对平台结构进行优化分析,由结果可知,平台结构优化后的驱动力相较于优化前驱动力最大减小了11%。然后,对平台关键受力部件进行静载荷、惯性载荷强度和疲劳强度分析,结果表明:构件符合强度要求,其疲劳寿命远大于10~6次。最后对防扭臂管进行抗弯刚度和剪切强度校核,且都满足校核要求。(4)通过舰船在海浪中运动原理建立舰船运动响应脉冲函数,由Laplace变换得到舰船运动传递函数,结合海浪谱和不规则随机海浪运动函数得到舰船运动响应。并以大型舰船在5级海况中的运动为例,得到舰船运动响应,即平台模拟舰船运动的控制输入模型。结果表明:舰船运动周期为8-20s,其横摇、纵摇和垂荡运动幅值均合理。
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