并联机构2-RPU/SPR动平台的多目标优化与稳健性研究

摘要

随着科学技术的不断发展和提高，人们对汽车表面喷涂质量要求越来越高。现代汽车工业当中对汽车进行喷涂的多数是串联构型的机械臂，与串联机构相比，并联机构具有结构简单、承重比大、无累积误差、响应速度快等优点，所以选择一种并联构型机械臂对汽车表面进行高质量喷涂，从而满足人们的需求。
　　本研究主要内容包括：⑴运用螺旋理论求解机构运动螺旋系，得到机构的转动和移动特性以及自由度数，将其与Kutzbach-Grübler公式求解的自由数进行比较。求解机构的位置逆解并运用Matlab软件对其进行仿真分析。利用位置逆解求解该机构的运动学雅克比矩阵并运用Matlab软件求解其具体的数学模型。对机构的转角进行计算分析。⑵对并联机构2-RPU/SPR静力学进行理论分析，求解得到其静力学数学模型。运用Workbench软件对Pro/E中创建的机构三维模型进行静力学仿真分析，找出机构静力学受力满足点和危险点。⑶将并联机构工作空间、运动学灵巧性、刚度、最大承载能力和最小承载能力作为多目标优化性能指标，分析并建立其局部和全局性能指标。⑷运用Isight软件内部封装的多目标优化方法NSGA-Ⅱ对并联机构2-RPU/SPR进行多目标优化，并对其优化结果进行分析。⑸Isight软件集成Optimization多目标优化模块、Six Sigma质量分析模块和Matlab模块，引入噪声因子，对多目标优化推荐最优解进行6Sigma稳健性分析和优化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 并联机构与串联机构性能对比

1．3 并联机构国内外研究现状

1．3．1 并联机构的发展历程

1．3．2 并联机构应用领域

1．3．3 并联机构在喷涂方面的应用研究

1．4 并联机构优化设计概况

1．5 本文主要研究内容及创新点

1．6 技术路线

1．7 本章小结

第2章 2-RPU／SPR并联机构运动学分析

2．1 引言

2．2 并联机构2-RPU／SPR的结构描述

2．3 并联机构的自由度分析

2．3．1 运用螺旋理论对机构进行自由度分析

2．3．2 运用修正的Kutzbach-Grübler公式进行自由度分析

2．4 并联机构2-RPU／SPR位置逆解的分析计算

2．4．1 机构位置逆解求解的理论分析

2．4．2 2-RPU／SPR并联机构位置逆解计算

2．4．3 机构位置逆解仿真验证

2．5 对机构的雅可比矩阵进行求解

2．6 并联机构运动副转角分析

2．7 本章小结

第3章 并联机构2-RPU／SPR静力学分析

3．2 2-RPU／SPR并联机构静力学理论分析

3．3 Workbench有限元分析软件概述

3．4 Workbench静力学分析技术路线

3．5 基于Workbench对机构进行静力学分析

3．5．1 Workbench软件有限元分析模型

3．5．2 运用Pro／E对机构进行建模

3．5．3 设置单位和材料

3．5．4 模型网格划分

3．5．5 施加约束和载荷

3．5．6 有限元结果分析

3．6 本章小结

4．1 引言

4．2 多目标优化性能指标的确立

4．2．1 工作空间性能指标的确立

4．2．2 运动学灵巧性局部指标的确立

4．2．3 刚度局部性能指标的确立

4．2．4 承载能力局部性能指标的确立

4．2．5 全局性能指标的确立

4．3 本章小结

第5章 2-RPU／SPR并联机构多目标优化

5．1 引言

5．3 lsight软件多目标优化简要流程

5．4 优化性能指标的建立

5．5 多目标优化模型的建立

5．6 lsight多目标优化搭建流程

5．7 Matlab多目标优化程序编写

5．8 lsight多目标优化内部参数设定

5．9 多目标优化结果分析

5．9．1 多目标优化结果简述

5．9．2 多目标优化可行性报告

5．9．3 多目标优化结果简述

5．10 本章小结

第6章 2-RPU／SPR并联机构稳健性分析和优化

6．1 稳健性相关简介

6．2 并联机构2-RPU／SPR稳健性分析

6．2．1 6Sigma稳健性分析流程搭建

6．2．2 6Sigma稳健性分析模型

6．2．3 6Sigma稳健性分析参数设定

6．2．4 6Sigma稳健性分析结果

6．3 6Sigma稳健性优化

6．3．1 6Sigma稳健性优化设置

6．3．2 6Sigma稳健性优化结果

6．4 6Sigma稳健性优化前后对比

6．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果