高速空间并联式坐标测量机非线性弹性动力学研究

摘要

并联坐标测量机在高速运行下会发生比较显著的弹性变形和弹性振动，由此将会导致机构运行精度的降低和整机使用寿命的缩短，因此，研究和分析高速空间并联坐标测量机的弹性动力学行为具有重要的理论和实际意义。
　　本文以高速空间并联坐标测量机为研究对象，比较深入研究了诸如运动学、非线性弹性动力学建模、模型求解分析等几个方面的问题。
　　首先，介绍了该坐标测量机机构的组成及其特点，对该并联机构进行运动学分析，并求出五个驱动杆的反解模型和驱动杆与动平台之间的速度映射关系。
　　其次，对该坐标测量机进行非线性弹性动力学建模。采用有限元法对柔性驱动杆进行梁单元划分，计入刚弹运动耦合因素，建立了梁单元动能表达式；考虑几何非线性因素，建立了梁单元应变能表达式，然后，应用Lagrange方程推导出梁单元的弹性动力学方程。根据单元之间的约束关系，导出支链的弹性动力学方程。利用系统运动学约束和动力学约束，装配支链的弹性动力学方程，即得到计入刚弹运动耦合项和几何非线性因素的测量机的非线性弹性动力学模型。
　　最后，应用Newmark方法对该弹性动力学方程进行求解，分析了坐标测量机的位移误差、速度、加速度等变化情况，通过数值计算结果验证了本文所建非线性弹性动力学模型的有效性和正确性。

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Contents

1 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的主要内容

2 高速并联坐标测量机的运动学分析

2.1 引 言

2.2 坐标测量机结构分析

2.3 坐标测量机运动学分析

2.4 本章小结

3 高速并联坐标测量机的非线性弹性动力学建模

3.1 引 言

3.2 单元弹性动力学方程

3.3 支链弹性动力学方程

3.4 系统弹性动力学方程

3.5 本章小结

4 高速并联坐标测量机的弹性动力学方程求解

4.1 引 言

4.2 方程求解

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况