紧凑型六自由度振动台结构分析与优化-机械工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Classified Index: TP271.3 School code: 10213 U.D.C: 681.5 Security classification:public Dissertation for the Master Degree in Engineering ANALYSIS AND OPTIMIZATION OF COMPACT 6-DOF SHAKING TABLE MECHANISM Candidate: Gao Shiqing Supervisor: Prof. Cong Dacheng Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Mechatronic Engineering Affiliation: School of Mechatronics Engineering Date of Defence: June, 2014 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 摘 要 液压振动模拟试验系统作为产品抗震性能和可靠性验证的主要手段，是 工程研究领域的一种关键设备，被广泛应用于航空、航天、兵器、 汽车、建 筑等工业部门。本课题以哈尔滨工业大学电液伺服仿真及试验系统研究所 正 在研究的“紧凑型六自由度振动台”工程项目为背景，分别研究了这类振动 台的结构特性、运动学、多刚体动力学、频率特性、结构优化及基本控制策 略。为该类振动台的实际研制奠定了基础。主要研究内容如下： 首先，介绍了该类高频振动台的结构特点 ，以此为依据，借鉴串、并联 混合机构的分析经验，推导其运动学反解的数学模型，并得到机构的速度雅 克比矩阵。然后对试验台进行运动学仿真 ，验证模型的正确性。考虑该振动 台是轻负载，不能忽略活塞杆和连杆质量 ，故采用 Kane 法对紧凑型六自由 度振动台进行多刚体 动力学建模，利用 Matlab/Simulink 模型验证，从而为 振动台的优化设计及动力机构的设计选型奠定 基础。 然后，推导出预载情况下该紧凑型振动台 的刚度矩阵，之后结合机构的 惯量矩阵，给出振动台各个自由度的固有频率 。分析各主要结构参数对振动 台固有频率的影响规律。在此基础上，以扩大频宽、 各向同性以及运动解耦 为目标进行结构参数优选。然后确定液压缸和伺服阀的选型，并利用最大功 能曲线和功率匹配曲线验证优化的合理性 。 参考国外同类振动台的技术参数，结合具体设计指标， 以哈工大电液伺 服仿真及试验系统研究所在六自由度模拟台、大型振动台领域丰富的设计经 验为基础，确定紧凑型六自由度振动台的结构参数和动力机构的选型 。 最后，建立通用的阀控对称缸数学模型，推导传递函数。然后 重点分析 液 力 驱 动 的 紧 凑 型 六 自 由 度 振 动 台 的 铰 点 空 间 控制 原理 ， 建 立 ADAMS 虚 拟样机，与 Matlab 进行联合仿真，验证了其运动学和液压控制系统的正确 性，为设计研制紧凑型六自由度振动台奠定了必要的基础。 关键词：紧凑型六自由度振动台；频率特性 ；结构优化；联合仿真 I Abstract As the primary means of seismic performance and reliability verification products, Hdraulic shaking experimental system is a key equipment in the field of engineering research, and is widely used in aviation, aerospace, steel, automotive, construction and other industrial sectors. This subject study structural property, the kinematics analysis, dynamics model , frequency characteristics, structural optimization and base control strategy of compact 6- DOF shaking table , which is being researched by HIT institute of electro - hydraulic servo simulation testing system. The main contents are as fo