基于ANSYS的前庭训练转椅的机构优化设计

摘要

当代中国正处在一个高速发展的黄金阶段，航天航空事业的发展始终是中国发展过程中的一个重要的环节。本文在上一代新型前庭训练转椅的基础上，优化并设计了新一代的新型前庭训练转椅。空间机构的分析和设计与平面机构的分析和设计相比，有着难以使用试凑法或作图法来设计机构的困难。空间机构的设计多需要使用余弦矩阵法和四元素法这类需要复杂计算的方法进行设计，设计难度较大。
　　本文主要针对空间机构进行设计与优化方面的研究，结合球面RRRR机构的运动特点，运用UG软件对空间机构进行设计仿真和分析。将其中的部分摇杆改为机架，使机构的运动状态可以满足前庭训练转椅的运动要求。又验证了该机构只有一个自由度，这样这套训练转椅就可以在单一的旋转驱动下，使机构实现复杂的三维复合旋转。又通过对ANSYS这种大型有限元软件的学习，通过对两种杆件的有限元网格划分，对前庭训练转椅机构进行优化。
　　本文的主要内容如下：
　　首先，采用传统的运动分析方法分析和讨论了空间4R机构的运动特点，同时结合最新的自由度分析方法进行了空间机构自由度的讨论，验证了该机构的单一自由度，验证了该机构作为由单一人力驱动的前庭训练转椅的可行性。
　　其次，对传统RRRR机构的布局进行学习，所提出的新型前庭功能训练转椅的机械结构进行了讨论，在运用UG仿真作为基础的情况下，得出改进后的前庭训练转椅的主要杆件的受力情况
　　然后，通过对上一代设计的前庭训练转椅的实物模型进行实验，找到上一代前庭训练转椅的两大重要缺陷。针对扁钢作为杆件的重要缺陷，对其进行进一步讨论。
　　最后，在基于ANSYS该大型有限元软件学习的前提下，通过对比扁钢和圆管钢两种钢材的网格划分情况，又考虑到空间机构在运动中受力方向在空间上进行复杂的变化，得出机构的优化结果。
　　本文中的前庭训练转椅是在空间RRRR机构的基础上进行设计，对比传统的前庭训练转椅，该优化后的前庭训练转椅有能够在单一驱动的前提下同时进行三轴旋转和平移的优势。又结合UG对机构运动中的变化力的记录，以及ANSYS对不同构件的网格划分的分析，对前庭训练转椅的杆件结构进行优化。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及其意义

1.3前庭器官简介

1.4国内外研究现状及现有训练转椅介绍

1.5前庭功能训练器的发展方向

1.6主要研究内容

第二章 前庭训练转椅的设计与改进

2.1空间4R机构的分析

2.2机构的自由度计算

2.3该前庭训练转椅的设计

2.4前庭训练转椅实际中存在的问题

2.5运用UG建模仿真对转椅提出进一步改进

2.6本章小结

第三章 前庭训练转椅力学分析

3.1空间机构的动力分析[29]

3.2 建模技术的应用

3.3 前庭训练转椅杆件受力情况

第四章 前庭训练转椅杆件有限元分析与优化

4.1 ANSYS软件的简介

4.2 杆件的网格化分

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2 展望

参考文献

个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢