并联机构轮胎成型鼓的运动学与动力学研究

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并联机构以其自身的优势在工业机器人、航空航天、医疗设备、装备制造业以及娱乐等领域具有广泛的应用。近年来是机械行业和自动化领域研究的热点。本课题以并联机构轮胎成型鼓为研究对象,对其结构学、运动学和动力学方面进行了较为系统的研究。首先,对并联机构的拓扑结构进行了研究,它是分析并联机构结构的基础;对分析并联机构运动学的基础理论和动力学分析的常用方法进行了研究。其次,依据并联机构拓扑结构理论分析了轮胎成型鼓机构的自由度以及运动输出特性,依据运动学基本知识,对机构的位置正、反解,运动轨迹等问题进行了研究,建立了机构的虚拟样机并利用仿真软件ADAMS对其进行了运动特性分析。再次,在考虑机构构件全为刚体的情况下,利用牛顿—欧拉法建立了其动力学方程,并利用ADAMS对其进行了动力学特性分析。最后,在考虑构件弹性变形情况下,利用空间梁单元模型理论,推导出梁单元与支链的动力学方程,进而装配得到成型鼓机构的动力学方程,分析了机构固有频率与其基本参量间的内在关系,并对构件的动应力进行了研究。通过以上分析与研究,对并联机构轮胎成型鼓的结构、运动学、动力学性能有了具体且深入的了解,为轮胎成型鼓机构的实际应用奠定了良好的基础。
摘要第4-5页
Abstract第5页
目录第6-9页
第一章 绪论第9-15页
    1.1 本课题的研究意义第9页
    1.2 并联机构理论研究现状第9-11页
    1.3 并联机构的应用研究现状第11-13页
    1.4 国内外轮胎成型鼓研究现状第13-14页
    1.5 本文的主要研究内容第14-15页
第二章 并联机构基本理论第15-24页
    2.1 概述第15页
    2.2 并联机构的结构特征第15-19页
        2.2.1 并联机构结构组成第15-16页
        2.2.2 并联机构活动度第16页
        2.2.3 并联机构单开链运动输出特征矩阵第16-18页
        2.2.4 并联机构运动输出特征方程第18-19页
    2.3 运动学理论基础第19-21页
        2.3.1 位置矢量和旋转矩阵第19-20页
        2.3.2 反解理论基础第20-21页
    2.4 动力学基础第21-23页
        2.4.1 牛顿-欧拉法第21页
        2.4.2 拉格朗日方程第21-22页
        2.4.3 动力学方程的推导过程第22页
        2.4.4 动力学建模的特点第22-23页
    2.5 本章小结第23-24页
第三章 并联轮胎成型鼓机构的运动学分析第24-36页
    3.1 概述第24页
    3.2 并联轮胎成型鼓机构的结构及自由度分析第24-26页
        3.2.1 轮胎成型鼓机构结构第24-25页
        3.2.2 计算活动度第25-26页
        3.2.3 选取主动副第26页
        3.2.4 运动特性分析第26页
    3.3 位置正反解分析第26-29页
        3.3.1 位置反解第27-28页
        3.3.2 位置正解第28-29页
    3.4 运动轨迹分析第29-30页
    3.5 运动学仿真第30-35页
        3.5.1 ADAMS简介第30页
        3.5.2 虚拟样机的设计第30-31页
        3.5.3 运动学仿真第31-35页
    3.6 本章小结第35-36页
第四章 并联轮胎成型鼓机构的刚体动力学分析第36-46页
    4.1 概述第36-37页
    4.2 动力学模型的建立第37-41页
        4.2.1 支链各构件的速度和加速度第37-39页
        4.2.2 成型鼓机构牛顿方程的建立第39-40页
        4.2.3 成型鼓机构欧拉方程的建立第40-41页
    4.3 动力学仿真分析第41-45页
    4.4 本章小结第45-46页
第五章 并联轮胎成型鼓机构弹性动力学建模与分析第46-61页
    5.1 概述第46-47页
    5.2 动力学建模第47-53页
        5.2.1 空间有限元模型第47-48页
        5.2.2 单元位移模式第48-50页
        5.2.3 单元动力学方程第50-51页
        5.2.4 支链的动力学方程第51-52页
        5.2.5 机构动力学方程第52-53页
    5.3 方程的求解第53-55页
    5.4 动态性能分析第55-60页
        5.4.1 固有频率第55-58页
        5.4.2 构件的应力分析第58-60页
    5.5 本章小结第60-61页
第六章 总结与展望第61-63页
    6.1 总结第61页
    6.2 展望第61-63页
致谢第63-64页
参考文献第64-69页
攻读硕士期间发表的论文第69页
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