大跨距同步带直线驱动机构动力学特性研究

CIOMP OpenIR

	大跨距同步带直线驱动机构动力学特性研究
	方亚辉
学位类型	硕士
导师	高云国
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	硕士
关键词	同步带传动光学检测靶标动力学仿真运动精度振动
摘要	为了满足一种新型三自由度光学检测靶标的直线运动机构在大行程、高速度情况下的稳定性及精度要求,提出利用大跨距同步带直线驱动机构作为该系统的直线运动机构。根据同步带直线驱动机构减振、提高动态运动精度的要求,利用理论分析、模拟仿真、实验分析的方法分析了同步带直线驱动机构在工作过程中影响传动稳定性及动态运动精度的因素。论文的主要研究工作如下:基于新型三自由度光学检测靶标对其直线运动机构运动稳定性的要求,利用理论分析和模拟仿真的方法对同步带直线驱动机构的横向振动特性进行了分析研究。首先将同步带传动系统简化为振动系统中的弦、梁模型,根据力及力矩的平衡方程建立了同步带传动横向振动的运动微分方程,并根据不同的边界条件求解了同步带在静态和动态时的横向振动固有频率。基于柔性多体系统动力学理论,采用刚性有限元法建立了同步带传动的柔性多体动力学模型。然后在有限元分析软件HyperMesh/OptiStruct中建立了同步带直线驱动机构的有限元分析模型,对其进行了有预应力的模态仿真分析,得到了同步带传动系统在有预应力情况下的横向振动固有频率,并分析了初始预紧力对同步带固有频率的影响规律。最后在多体动力学分析软件RecurDyn中建立了同步带直线驱动机构的刚柔耦合多体系统模型,对其进行了柔性多体动力学仿真分析,研究了初始预紧力及负载直线运动速度对同步带传动系统横向振动的频率和幅值的影响规律。基于新型三自由度光学检测靶标对其直线运动机构动态运动精度的要求,利用理论分析、模拟仿真和实验验证的方法对同步带直线驱动机构的动态运动误差进行了分析研究。首先根据新型三自由度光学检测靶标及被测光电经纬仪的特点,计算了同步带直线驱动机构的动态运动精度要求,根据同步带弹性变形、多边形效应以及同步带轮偏心对同步带直线运动误差的影响规律建立了同步带直线驱动机构动态运动误差与结构参数之间的定量表达式。然后利用同步带直线驱动机构的刚柔耦合多体系统模型对同步带直线驱动机构的动态运动误差进行了多体动力学仿真分析,分析了导致负载在直线运动过程中产生直线运动误差的主要因素和同步带初始张紧力、负载加速度和质量对负载直线运动误差的影响规律。最后利用直线位移传感器对三自由度光学检测靶标的同步带直线驱动机构进行了动态运动精度实验分析,分析了主动轮加速度变化对同步带直线驱动机构运动误差的影响规律,并验证了仿真分析的正确性。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61566
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	方亚辉. 大跨距同步带直线驱动机构动力学特性研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

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大跨距同步带直线驱动机构动力学特性研究.（4697KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文