基于双偏心原理的精密调整平台研究

摘要

在国防军事、航空航天、汽车制造、机械工业以及其他一些领域中，调整平台是实现运动调整的一种主要手段。为满足有限空间中进行多维精密调整的需要，论文基于双偏心机构动作原理，采用层次化系统分析方法及模块化分解原则对调整平台进行建模并对其系统进行分析。分析了双偏心调整平台的动力学特性和运行轨迹，提出基于等模矢量的控制原理，设计了双偏心调整平台，并使用该原理样机进行了实验。
　　论文基于双偏心机构原理，运用矢量分析方法，分析了双偏心调整平台的运动方式。在对三种不同类型双偏心机构进行分析比较后，选择了等模矢量双偏心机构进行方案设计，得到了该装置位置调整的正解和逆解。运用微分法精度分配方法，对调整平台实现运动的功能组件—双偏心环—的精度进行了分配，确定了该部件的制造精度。
　　针对双偏心调整平台的设计要求，采用层次化和模块化的设计策略，确定系统设计的总体方案：将双偏心组件与实现另外三个自由度调整的自适应并联机构串联起来。通过对系统的有机分解，提出了解决调整平台精密性、稳定性、通用性及可控性四个关键问题的解决方案：将偏心环和蜗轮连为一体以缩短传动链，提升精密度；调整结构布局和材料的使用以提高稳定性；通过模块的设计以保证通用性；在运动限定组件上布置传感器，通过对运动状态的实时反馈来实现系统的控制。对应以上关键问题，阐述了双偏心环、运动限定组件和自适应支撑调整组件的设计。
　　采用有限元方法验证了双偏心调整平台模型的正确性。通过对双偏心调整平台进行运动学数值分析，验证了设计模型的运动轨迹正确性。通过动力学分析，求得了模型在有、无预应力情况下的模态，获得了该平台在负载下的变形情况和固有频率。
　　本文对基于双偏心原理的调整平台进行了原理样机加工，并进行了各自由度调整实验，验证了基于双偏心原理的调整平台的调整原理的正确性，同时得到调整台具有良好的动态调整性能。

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目录

1 绪 论

1.1课题的研究意义及背景

1.2精密调整平台国内外研究现状

1.3影响调整台性能的主要要素

1.4双偏心机构的应用

1.5主要研究内容

2 双偏心机构运动原理及精度分析

2.1双偏心机构的运动原理

2.2双偏心机构的调整原理

2.3偏心环组件精度分析

2.4本章小结

3 双偏心调整平台设计

3.1双偏心调整平台的总体设计要求

3.2关键组件设计

3.3本章小结

4 双偏心调整平台数值分析

4.1双偏心调整平台运动学分析

4.2双偏心调整平台动力学分析

4.3本章小结

5 原理样机制造及实验

5.1双偏心调整平台加工中的关键问题和采取措施

5.2双偏心调整平台实验

5.3本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录