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4-RSS+PS+2-RRS并联机构的动力学性能指标分析与仿真

张强  
【摘要】: 直升机具有独特的飞行能力,它的应用已日益广泛地遍及军事和民用的各个领域。因此对其飞行性能和飞行品质的要求越来越高。直升机以动力驱动的旋翼作为主要升力来源。近年来,各国专家对直升机的研究越来越热,其中对直升机旋翼系统的研究尤为突出。同时,随着直升机的发展,各国科研工作者对直升机提出了很多分析其结构和动力学性能的方法。 当今少自由度并联机器人的性能指标分析和仿真,是机器人研究领域的热门课题,每一个新机构在投入到工业应用领域之前,都需要做很多方面的研究。本课题对直升机旋翼系统的上操纵机构进行相应的分析。 首先,本文结合直升机旋翼系统上操纵机构,提出了4-RSS+PS+2-RRS并联机构。 其次,利用螺旋理论,计算了4-RSS+PS+2-RRS的自由度,得到一个7个运动链的3自由度的两转一移并联机构,并且合理的选出3个驱动。4-RSS+PS+2-RRS机构是一种新型多支链少自由度并联机构,分别采用影响系数法和微分法求出机构的输入速度和输入加速度的仿真曲线,同时验证了影响系数矩阵的正确性。利用速度全域性能指标,加速度全域性能指标和惯性力性能指标,在考虑机构尺寸和杆件质量的前提下,分析了4-RSS+PS+2-RRS机构的动力学性能,绘出上述指标的性能图谱,得到该机构尺寸和动力学性能的关系变化趋势。同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。 再次,为了进一步分析并验证以上性能指标的正确性,运用MATLAB,Visual C++,OpenGL对机构建模、仿真。 最后,结合直升机旋翼系统的运动状况和动力学性能指标分析的结果,设计了一个旋翼系统测试样机。


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