4-RSS+PS+2-RRS并联机构的动力学性能指标分析与仿真

论文摘要

直升机具有独特的飞行能力,它的应用已日益广泛地遍及军事和民用的各个领域。因此对其飞行性能和飞行品质的要求越来越高。直升机以动力驱动的旋翼作为主要升力来源。近年来,各国专家对直升机的研究越来越热,其中对直升机旋翼系统的研究尤为突出。同时,随着直升机的发展,各国科研工作者对直升机提出了很多分析其结构和动力学性能的方法。当今少自由度并联机器人的性能指标分析和仿真,是机器人研究领域的热门课题,每一个新机构在投入到工业应用领域之前,都需要做很多方面的研究。本课题对直升机旋翼系统的上操纵机构进行相应的分析。首先,本文结合直升机旋翼系统上操纵机构,提出了4-RSS+PS+2-RRS并联机构。其次,利用螺旋理论,计算了4-RSS+PS+2-RRS的自由度,得到一个7个运动链的3自由度的两转一移并联机构,并且合理的选出3个驱动。4-RSS+PS+2-RRS机构是一种新型多支链少自由度并联机构,分别采用影响系数法和微分法求出机构的输入速度和输入加速度的仿真曲线,同时验证了影响系数矩阵的正确性。利用速度全域性能指标,加速度全域性能指标和惯性力性能指标,在考虑机构尺寸和杆件质量的前提下,分析了4-RSS+PS+2-RRS机构的动力学性能,绘出上述指标的性能图谱,得到该机构尺寸和动力学性能的关系变化趋势。同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。再次,为了进一步分析并验证以上性能指标的正确性,运用MATLAB,Visual C++,OpenGL对机构建模、仿真。最后,结合直升机旋翼系统的运动状况和动力学性能指标分析的结果,设计了一个旋翼系统测试样机。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 对直升机旋翼系统的研究
• 1.2 并联机器人的产生和发展
• 1.2.1 机器人的发展史
• 1.2.2 并联机器人的产生和发展
• 1.2.3 少自由度并联机器人发展概况
• 1.2.4 机器人性能指标研究现状
• 1.3 旋翼系统分析
• 1.4 计算机仿真
• 1.5 课题研究内容
• 1.6 本文组织结构
• 第2章 理论基础
• 2.1 少自由度并联机构的自由度计算
• 2.2 影响系数计算法
• 2.2.1 影响系数的概念
• 2.2.2 并联机构的一阶影响系数法及速度分析
• 2.2.3 并联机构二阶影响系数矩阵
• 2.3 虚设机构法
• 2.4 运动学性能评价
• 2.4.1 少自由度并联机器人速度的全域性能指标
• 2.4.2 少自由度机器人加速度的全域性能指标
• 2.5 本章小结
• 第3章 并联机构4-RSS+PS+2-RRS
• 3.1 提出并联机构4-RSS+PS+2-RRS
• 3.2 机构位形分析
• 3.3 机构的自由度分析
• 3.4 机构驱动副的选择
• 3.5 机构位形分析
• 3.6 机构的影响系数矩阵
• 3.6.1 一阶影响系数矩阵
• 3.6.2 二阶影响系数矩阵
• 3.6.3 影响系数矩阵正确性验证
• 3.7 机构的性能指标分析
• 3.7.1 速度、加速度全域性能指标分析
• 3.7.2 惯性力性能指标分析
• 3.7.3 惯性力性能对比
• 3.8 本章小结
• 第4章 并联机构的OpenGL 仿真
• 4.1 引言
• 4.2 系统开发环境简介
• 4.3 机器人三维动画实现方式
• 4.4 OpenGL 的框架搭建和环境配置
• 4.4.1 OpenGL 应用程序框架的创建
• 4.4.2 接口设置
• 4.4.3 环境初始化
• 4.4.4 窗口变化和资源释放
• 4.4.5 图形绘制区域
• 4.4.6 创建MyVector 类
• 4.5 仿真建模的基本要求
• 4.6 三维建模
• 4.7 本章小结
• 第5章 旋翼系统性能测试试验机展望
• 5.1 提出旋翼系统性能测试试验机
• 5.2 试验机简图
• 5.3 试验机位形分析
• 5.4 试验机的自由度分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介