三自由度穩(wěn)定平臺(tái)分析設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、三自由度穩(wěn)定平臺(tái)是半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)中常用的定位跟蹤設(shè)備，在科學(xué)研究領(lǐng)域占據(jù)重要位置。穩(wěn)定平臺(tái)的定位精度受自身結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)特性影響，是其主要的性能指標(biāo)。本文通過動(dòng)力學(xué)軟件分析了影響驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的主要原因，利用有限元軟件對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析，在理論分析的基礎(chǔ)上提出了降低功率的新結(jié)構(gòu)。具體內(nèi)容如下：
　　首先，對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)整體的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過幾種典型結(jié)構(gòu)的對(duì)比，明確它們各自的特點(diǎn)，初步建立三維模型，按照機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系把軸系合并成

2、部件，以軸系運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及重力作為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響因子，賦予各軸系運(yùn)動(dòng)規(guī)律并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得出各軸系相應(yīng)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩曲線。排除重力因素的干擾，三軸系耦合運(yùn)動(dòng)中方位軸受影響最為顯著，而橫搖軸受影響最為微弱，認(rèn)為增加功耗的主要因素是重力引起的偏心矩。
　　其次，將原模型二次簡(jiǎn)化，去掉零件中對(duì)分析結(jié)果影響微弱的結(jié)構(gòu)及部分非承載件，將軸承等標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行等效處理，設(shè)置零件間的接觸關(guān)系，添加外載荷及約束后對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析，得到極限位置處

3、的應(yīng)力、應(yīng)變圖，分析最大應(yīng)力、變形是否在允許范圍內(nèi)。
　　再次，加工樣機(jī)，把負(fù)載質(zhì)量等效后固定于穩(wěn)定平臺(tái)上，設(shè)置軸系運(yùn)動(dòng)參數(shù)，運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析仿真的有效性及誤差產(chǎn)生的原因，總結(jié)提高仿真度經(jīng)驗(yàn)，為今后大功率穩(wěn)定平臺(tái)的仿真設(shè)計(jì)提供參考。
　　最后，為了有效降低驅(qū)動(dòng)功率，在理論與實(shí)物研究的基礎(chǔ)上提出了虛擬軸結(jié)構(gòu)，理論依據(jù)是將運(yùn)動(dòng)軸系的質(zhì)心與其旋轉(zhuǎn)中心重合，理論上使重力引起的偏心矩減小為零。將虛擬