【摘 要】
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密切结合我国航空制造业中部件级装配对数字化、柔性化对接装备的重要需求,在国家自然科学基金和教育部博士点基金资助下,本文以具有自主知识产权的PaQuad并联机构为对象,深入开
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密切结合我国航空制造业中部件级装配对数字化、柔性化对接装备的重要需求,在国家自然科学基金和教育部博士点基金资助下,本文以具有自主知识产权的PaQuad并联机构为对象,深入开展该机构的刚度建模与性能评价、弹性动力学建模与固有特性分析、参数灵敏度分析等工作。主要研究内容如下: (1)基于 PaQuad并联机构特点,根据闭环矢量法求解机构的位置逆解;考虑铰接动平台的拓扑结构以及与开环支链的连接关系,建立机构的运动与力映射模型;利用n自由度虚弹簧表征零部件的完整变形信息,基于柔度叠加原理、虎克定律和虚功方程建立机构的刚度模型;从瞬时能量角度出发推导刚度性能评价指标,进行PaQuad并联机构的刚度性能评价。 (2)基于运动弹性动力学方法,由空间梁单元运动微分方程、节点自由度耦合关系和变形协调条件,依次建立零件、组件以及PaQuad并联机构的弹性动力学模型;结合数值算例开展机构的固有特性分析;利用锤击法进行PaQuad并联机构的弹性动力学实验,联合有限元仿真验证本文所建弹性动力学模型的有效性。 (3)借助实验设计方法,建立机构参数关于刚度性能、整机质量、固有频率的响应面模型;通过对可靠性函数关于参数的均值与方差做一阶微分,定义参数的灵敏度指标;利用该指标分析参数对PaQuad并联机构刚度性能、固有频率和整机质量的影响规律,筛选并确定优化设计的主要参数。 本文的研究成果为PaQuad并联机构优化设计奠定坚实的理论基础,同时为推进并联构型装备在飞机部件级精密对接领域的工程化应用提供技术支撑。
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