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基于运动解耦的三维转动动力平台的设计与研究

作　者: 刘静
导　师: 周骥平
学　校: 扬州大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 三维动力平台运动分析动力学研究有限元分析结构优化结构设计
分类号: TG502
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

基于运动解耦的三维转动动力平台是可以在空间实现三维转动的一种运动平台,将此平台置于机床之上,可以实现机床的多轴联动,对零件进行复杂曲面的加工,故平台性能的好坏直接影响了零件加工的优劣。本文在分析和总结了国内外各种动力平台优缺点的基础上,提出了一种新型的基于运动解耦的三维转动动力平台,并对此进行了研究与设计。首先,通过明确三维动力平台的设计思想,提出了平台的空间结构方案,在此基础上,规划动力平台的总体结构;运用三维造型设计、虚拟设计等现代设计方法对三维转动动力平台结构进行初步设计,并进行了基于虚拟样机的机构运动学分析,分析了动力平台在空间的运动范围,以及速度与加速度。通过轨迹图形以及运动学的仿真分析,得出动力平台结构设计合理,在运动过程中不存在干涉现象,并且速度与加速度图形也符合理论分析结果。其次,将平台置于切削力作用条件下,对运动平台进行了动力学研究,对该平台建立了数学模型,并采用Matlab工具中的Simulink对其进行系统建模与仿真,得出力矩图形,分析各液压缸在所受外力的情况下所承受的反力矩。最后,分析了在铣削力的作用下平台主要零件的受力情况,对动力平台液压缸及主要零部件进行有限元分析,并对其进行优化设计,在满足应力的前提下达到质量最小化,然后在以上研究基础上对主要零部件进行尺寸计算及强度校核,绘制其所有的零件图和总装配图,最后加工生产该平台。本课题研究的基于运动解耦的三维转动动力平台具有设计新颖、结构紧凑、布局合理、输出力矩大且控制方便等特点,相信随着研究工作的不断深入,必将不断提高动力平台的性能。这对于机床加工装备的技术进步和扩大应用具有积极的现实意义与推广应用价值。

基于运动解耦的三维转动动力平台的设计与研究

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