一种新的机电一体化机构动力学平衡方法——冗余伺服电机法的研究与应用

摘要

机构动力学平衡主要指对机构震动力、震动力矩和输入转矩的平衡，机电一体化机构是指由伺服电机驱动的机构。随着伺服电机技术的发展，机电一体化机构在高速机床的应用中越来越流行。然而，并没有有效的机电一体化机构平衡方法，特别没有一种对任意机电一体化均适用的平衡方法。
　　 本论文提出一种新的机构动力学平衡方法;这个方法基于以下几个概念:首先，当前流行集中设计方法不一定是最好的方法，所以本文提出相对更好的机构设计方法—可解耦设计法。再者，伺服电机驱动机构会产生一些冗余的功能，这部分功能可以用于机构的动力学平衡。本文采用平面四杆机构和平面五杆机构为例对该方法进行研究，而且本文采用经典的仿真技术软件(MATLAB)对理论推导进行了证明。
　　 本论文主要的结论有以下三点:1，证明了集中设计方法对机构主要的功能要求会产生一定的消极结果;2，可解耦设计方法和冗余伺服电机法的综合设计对机构满足运动学要求功能和改善机构动力学平衡有很好的作用;3，在机构满足震动力完全平衡后，冗余伺服电机法对机构在一些特殊位置的震动力矩可以实现完全平衡。
　　 本文对机构设计理论和方法的贡献在于:1，发现当前流行的集中设计方法对于机构设计并不是最好的方法，相比较而言平行设计法是最好的;2，提出新的机构平衡设计方法—冗余伺服电机法，该方法有别于现有利用伺服电机的集中法和利用伺服电机平衡弹性机构变形的方法。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究问题的提出

1．2 本课题的研究背景

1．3 本课题的研究内容及目标

1．4 本章小结

第二章 机构动力学平衡的研究现状

2．1 本文知识背景

2．2 最新研究进展

2．3 本章小结

第三章 集成设计法与可解耦设计法

3．1 集成设计法

3．2 集成设计法实例分析

3．3 可解耦设计方法

3．4 本章小结

第四章 RSM法及在平面四杆机构平衡中的应用

4．1 冗余及冗余伺服电机法

4．2 转角曲线轨迹规划

4．3 平面四杆机构的动力学平衡

4．4 本章小结

第五章 RSM法用于平面五杆机构的平衡

5．1 平面五杆机构的应用

5．2 平面五杆机构的运动学分析

5．3 平面五杆机构的逆运动学分析

5．4 平面五杆机构的动力学分析

5．5 平面五杆机构的动力平衡

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

附录

附录A 平面四杆机构配重法(CW法)

附录B 机械优化设计和遗传算法

附录C 相关程序代码

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢