三自由度摇摆台是一种典型的机电一体化复杂产品,作为一种空间运动机械,被广泛用来模拟舰船、车辆、飞行器的运动姿态等。本文利用虚拟样机技术对三自由度摇摆台进行动力学设计与分析,主要研究内容包括:依据系统总体的性能要求,对三自由度摇摆台的总体方案进行了设计,包括摇摆台的总体构成、机械本体方案设计、驱动方案设计、控制方案设计等。利用参数化设计软件Pro/E建立了摇摆台的三维实体模型,获得关键零部件的质量、质心位置、转动惯量等设计参数。基于虚拟样机软件ADAMS建立了三自由度摇摆台多刚体系统动力学模型,通过定义约束、载荷和仿真策略,对摇摆台的动力学特性进行了仿真,获得了摇摆台的运动和受力规律。建立了摇摆台结构参数影响动态特性的灵敏度分析模型,重点研究了上、下铰接点分布圆的半径、电动缸布置尺寸、结构间隙等对摇摆台性能的影响规律,在此基础上建立了以摇摆台驱动功率为目标函数的优化模型,对分布圆半径等结构参量进行了寻优计算,为摇摆台总体方案的优化匹配提供了参考依据。研究了摇摆台的姿态控制问题。对伺服电机、机械传动、负载等环节的控制建模技术进行了研究,利用系统建模软件AMESim建立了摇摆台位置系统串级复合控制模型。利用ADAMS软件的Control模块将摇摆台多体系统动力学模型与AMESim环境下的控制模型通过控制变量有机地连接起来,实现了摇摆台的机电动态特性联合仿真,仿真结果表明了控制方法的有效性和联合仿真的实用性。