鍛造操作機(jī)構(gòu)型設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)性能研究.pdf

1、重載鍛造操作機(jī)是在極端載荷條件下作業(yè)的巨型工業(yè)機(jī)器人，可夾持大型工件配合萬噸壓機(jī)實(shí)現(xiàn)自由鍛造。由于重載鍛造操作機(jī)輸出自由度多且相互耦合，鍛造過程中末端夾鉗的位姿和速度操作能力、力承載特性及整體剛度隨著機(jī)構(gòu)的形位變化而動(dòng)態(tài)變化，因此如何保證極端作業(yè)條件下鍛造操作機(jī)在整個(gè)工作空間中的力操作能力和速度操作能力，是重載操作裝備設(shè)計(jì)所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。本文研究了巨型重載鍛造操作機(jī)的構(gòu)型設(shè)計(jì)方法和動(dòng)力學(xué)性能，包括重載鍛造操作機(jī)的機(jī)構(gòu)可約設(shè)計(jì)方法、機(jī)構(gòu)

2、可約設(shè)計(jì)中的同構(gòu)性判定方法、新型重載鍛造操作機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與仿真、新型重載鍛造操作機(jī)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)識別和標(biāo)定建模及實(shí)驗(yàn)、新型重載鍛造操作機(jī)整機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和主動(dòng)緩沖建模與仿真等。主要內(nèi)容如下:
　　(1)建立考慮任務(wù)特征的多自由度操作裝備構(gòu)型原理，給出多自由度操作機(jī)構(gòu)末端任務(wù)特征和驅(qū)動(dòng)輸入之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的可約建模方法，建立操作機(jī)構(gòu)可約特性與構(gòu)型的映射關(guān)系，以及基于可約特性的構(gòu)型分類原理，為重載多自由度操作裝備的機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)，同

3、時(shí)給出重載鍛造操作機(jī)的構(gòu)型可約設(shè)計(jì)方法與步驟并設(shè)計(jì)出新的鍛造操作機(jī)機(jī)構(gòu)。
　　(2)研究了機(jī)構(gòu)可約設(shè)計(jì)中的同構(gòu)性問題并建立同構(gòu)判定模型，提出同構(gòu)判定的特征系統(tǒng)方法，給出特征系統(tǒng)法同構(gòu)判定的理論基礎(chǔ)，建立機(jī)構(gòu)可約特性的同構(gòu)分類原理，對鍛造操作機(jī)機(jī)構(gòu)可約設(shè)計(jì)中的同構(gòu)問題進(jìn)行了判定。
　　(3)建立了新型鍛造操作機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，包括解析形式的位姿方程、速度等數(shù)學(xué)模型。
　　(4)建立了新型重載鍛造操作機(jī)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)識別與標(biāo)定

4、模型，包括新型鍛造操作機(jī)內(nèi)外部力、桿件慣量和尺寸之間的映射關(guān)系，推導(dǎo)出映射關(guān)系矩陣，對鍛造操作機(jī)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)識別和標(biāo)定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比較了理論模型數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的誤差，并給出了誤差源分析和誤差消除方法。
　　(5)建立鍛造操作機(jī)的整機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)與主動(dòng)緩沖控制模型，設(shè)計(jì)了新型鍛造操作機(jī)啟動(dòng)、停止運(yùn)動(dòng)和主動(dòng)緩沖過程中的控制方程，并對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行仿真。
　　本文的研究成果是巨型重載操作機(jī)的構(gòu)型設(shè)計(jì)和性能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對設(shè)計(jì)重載鍛造操作