运载装备并联减振机构设计研究毕业设计论文(编辑修改稿)

运载装备并联减振机构设计研究毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

） 对于任一基本回路数为 v 的运动链，可视为由单开链 (SOC)依次联接而成：第一个SOC 两端封闭构成第一个基本回路，第二 SOC 的两端构件联接在第一基本回路上，构成第二个基本回路。 按照该规则，第 j 个 SOC 的两端构件，应该是联接在第  1j 个基本回路的运动链上，构成第 j 个基本 回路。 直到所有基本回路构造完毕。 该结构和基本回路的分析过程可以表示为      vj jjS O CkvFKC 1, 式中的  kvFKC , 是指多回路机构，其中括弧内分别表示其自由度，基本回路数和多回路之间的耦合度。 j 是第 j 个 SOC 对机构的约束度。 由此可知，基本回路数河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 13 为 v 的机构可视为由 v 个 SOC 依次联接而成，则第 j 个 SOC 对机构的约束度可以表示为： ,3,2,101,2,3,4,501jjjmijjjjj If  （ 13） 由（ 11）（ 12）（ 13）可求出机构耦合度，耦合度 K的物理意义为： (1)当耦合度 K=0 时，各回路运动学与动力学分析可以依次单独求解； (2)当耦合度 K0 时，运动学和机构动力学分析的时候需要联立多个回路求解，耦合度的大小就是所需联立方程组的最低维数。 六自由度机构组合方案与耦合度 K的值： 表 22 组合方案耦合度计算结果 序号 1 2 3 4 5 6 k值及控制解耦性 6A 3C 3D 3E 3F 2A⊕ 2C k=4 无 k=1 无 k=2 无 k=1 无 k=2 无 k=2 无 序号 7 8 9 10 11 12 k值及控制解耦性 2A⊕ 2D 2A⊕ 2E 2A⊕ 2F 4A⊕ C 4A⊕ D 4A⊕ E k=2 无 k=2 无 k=2 无 k=2 无 k=3 无 k=2 无 序号 13 14 15 16 17 18 k值及控制解耦性 4A⊕ F G⊕ 3A G⊕ C⊕ A G⊕ D⊕ A G⊕ E⊕ A G⊕ F⊕ A k=3 无 k=2 部分 k=0 部分 k=1 部分 k=0 部分 k=1 部分 由上表可得出，耦合度最弱的机构组成有两种，即编号 15 和 17，但编号 17 中的支链 E的结构稳定性较低，复杂程度偏高，不适合并联减振机构支链的类型。 所以经计算分析决定选取编号 15的机构类型。 如下图所示： 河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 14 图 24 GCA组合机型 河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 15 3 机构运动学分析及三维设计 鉴于稳定性考虑，上面的动平台 3球铰接等间距分布在在同一外圆上；下面的静平台 6 球铰接不等间距地分布在同一外圆 12个等分点上。 图 31 机构简图 需要计算出 两个外圆半径 r r2，支链的稳态长度 L以及上平台高度 h。 分别建立坐标系如上图所示，两坐标系位置对应平行。 下平台静坐标系 Oxyz的原点为中心， x 轴通过球铰接于点 A1， y 轴通过球铰接喻点 A2 和 A6， z 轴垂直于下平台平面。 上平台中心 P 为动坐标系 Puvw 原点，且 PB PB PB3 延长线均与下平台外接圆 12等分点相交。 下平台某球铰接点在静坐标系中的坐标为 )6,...,2,1( iAi ，上平台球铰接点在动坐标系中的坐标为 )3,2,1(39。 jBj ，在静坐标系中的坐标为 jB。 上平台绕静坐标系三轴转角分别为  、  和 。 则静坐标系 Oxyz 到动坐标系 Puvw的 DH矩阵 T为：  IO PRT （ 14） 位置矩阵：  TPPP zyxT  ； 河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 16 旋转矩阵： ccssccscscsscsssscccssccsscccR； 透视矩阵：  000O ； 比例矩阵： 1I。 上平台各球铰接点在静坐标系中的坐标为：  11 39。 jj BTB （ 15） 各支链长度为：       21222BjAiBjAiBjAijiijzzyyxxBAL （ 16） 当 1j 时， 1i ；当 2j 时， 32，i ；当 3j 时， 654 ，i ，由式（ 14），（ 15），（ 16）可求出并联机构位置反解。 取 r1=， r2=，则解得 L1=31cm，L2=， L3=， L4=， L5=31cm， L6=， h=33cm。 利用专业三维建模软件 UG 来进行模型的建立，根据运动学分析结果，对各部件进行初步建模。 该并联减振机构包含多个零部件，比如：上平台 S1，下平台 S2，长连杆 C1，短连杆 C2，弹性阻尼连杆 C3，球铰接 Q。 其中弹性阻尼连杆由弹簧和连杆组成。 为了装配方便且便于仿真时候约束的添加考虑，将球铰接与上、下平台分别求和组成一个部件。 河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 17 图 32 球铰接 图 33 上平台 河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 18 图 34 下平台 图 35 连杆 装配效果如下： 河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 19 图 36 装配效果 a 为了在 UG 导入 ADAMS 时候，方便约束的添加，将弹簧去除后并将上下平台的厚度减小，装配效果如下： 图 37 装配效果图 b 河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 20 4 振动仿真分析 ADAMS 由 UG导入 ADAMS需要通过文件格式转换，首先将 UG模型导出为 parasolid格式，然后将此文件导入 ADAMS VIEW 中。 导入 ADAMS 效果图为： 图 41 ADAMS效果图 需对该模型施加相应运动副约束，如下图所示，所包含的约束种类为：球副，移动副。 连杆的上下两部分之间添加的是移动副约束，自由度为 1；上、下平台与各球铰接为同一 PART，所以不需要额外添加固定约束；各杆与上、下平台的球铰接之间添加旋转球副，自由度为 3；上下两连杆在相对运动的同时还受到弹簧的阻尼作用，河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 21 暂设置弹簧参数 K= N/mm , C= s/mmN 图 42 ADAMS约束效果图 需要对下平台施加外力激励，通过施加不同的激励来测试系统的减振性能。 根据实际情况考虑，外力激励的种类 大致分为稳态激励和瞬态激励。 稳态激励相当于汽车在平直的路面上行驶时的振动源，瞬态激励相当于汽车通过减速带时的振动源。 稳态激励设为正弦函数，其格式为： m*sin（ n*d*time） ,通过设置不同的 m、 n 来产生不同的正弦激励；瞬态冲击可通过设置不同时间节点上加速度、角加速度数值来实现 ,数值设置如下表所示： 河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 22 表 41 瞬态冲击节点表 时间节点 (s ) 0 加速度 ( 2s/m ) 0 0 0 角加速度 ( 2s/rad ) 0 0 0 正弦稳态激励函数如下： 图 43 稳态函数设置 瞬态激励函数如下： 河北工业大学 2020 届本科毕业设计说明书 23 图 44 瞬 态函数设置 振动仿真 分别对并联减振机构进行稳态振。