【摘 要】
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随着汽车在路面上行驶,发动机的动态性能受到各种路况的影响,而常规的台架实验与汽车发动机实际运行工况相差较大,因此研究接近于实际路况的发动机测试设备具有很大的现实价值。基于并联机构的道路模拟平台可以再现发动机在复杂路况上的运动形式,结合实际本文设计了一种带有剪叉分支的三自由度冗余驱动并联模拟平台。本文的主要研究内容如下:首先,根据发动机实际运行工况,综合出了一种具有连续转轴和重载特性的并联模拟平台。
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随着汽车在路面上行驶,发动机的动态性能受到各种路况的影响,而常规的台架实验与汽车发动机实际运行工况相差较大,因此研究接近于实际路况的发动机测试设备具有很大的现实价值。基于并联机构的道路模拟平台可以再现发动机在复杂路况上的运动形式,结合实际本文设计了一种带有剪叉分支的三自由度冗余驱动并联模拟平台。本文的主要研究内容如下:首先,根据发动机实际运行工况,综合出了一种具有连续转轴和重载特性的并联模拟平台。根据运动指标,平台应能够实现两转一移运动且具有较大的刚度和承载能力,因此先综合出了一种具有两条确定连续转轴的三自由度冗余驱动并联机构2UPS-2RPU-PU。为了增大承载能力,将PU分支设计成剪叉结构形式,得到最终的2UPS-2RPU-PU*模拟平台。然后,对模拟平台进行了位置分析,并通过平台约束条件得到了模拟平台的可达工作空间。基于矢量法建立了平台的运动学模型,对平台的速度和加速度进行了分析。通过分析雅克比矩阵的行列式来判别平台的奇异位型,并求出了奇异空间。再次,建立了模拟平台的运动学模型,分析了机构的速度和加速度并进行了验证。基于虚功原理对2UPS-2RPU-PU*简化机构2UPS-2RPU-PU进行了动力学分析,并采用最小二乘法,对平台驱动力进行了优化。结果表明,采用冗余驱动,明显降低了各分支的驱动力,提高了模拟平台的承载能力。最后,对模拟平台的零部件进行了结构设计以及直线驱动单元各部件的选型,并且对部分零件和整体结构进行有限元静力学分析,确保设计的合理性。
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