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并联机构静刚度特性及结构优化

并联机构静刚度特性及结构优化
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作者: 著
出版社: 科学出版社
2020-06
版次: 1
ISBN: 9787030652140
定价: 99.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 151页
分类: 工程技术
  • 并联机构一直是机构学领域研究的重点，其刚度是保证其运行精度的重要因素之一。多年来的实际应用发现，其在某些工作位置会出现刚度不足的情况。对并联机构进行结构优化，使其在工作区域内拥有更高的刚度，对于并联机构在各类产品尤其是机床类产品中的应用，具有非常重要的意义。《并联机构静刚度特性及结构优化》论述并分析国内外并联机构的发展现状以及并联机构刚度的研究状况，介绍并联机构整机刚度的建模方法及刚度性能评价指标的应用，在此基础上对并联机构的刚度特性进行分析评价，将并联机构的刚度性能分析约束在其工作空间之内，以静刚度性能评价方法作为并联机构的优化依据，通过优化机构的主要结构尺寸，使并联机构的刚度得到优化。 目录 

    前言 

    第1章 绪论 1 

    1.1 概述 1 

    1.2 国内外并联机构研究状况 4 

    1.2.1 国外并联机构发展状况 4 

    1.2.2 国内并联机构发展状况 9 

    1.2.3 并联机构静刚度研究概况 12 

    1.2.4 并联机构刚度优化设计的发展 16 

    1.3 并联机构静刚度特性研究的目的与意义 17 

    第2章 并联机构运动特性分析 20 

    2.1 概述 20 

    2.2 基于螺旋理论的机构分析 21 

    2.2.1 并联机构简介 21 

    2.2.2 螺旋理论基础 23 

    2.2.3 机构的自由度分析 26 

    2.2.4 机构输入选取的合理性判断 31 

    2.3 并联机床的运动特性分析 35 

    2.3.1 影响系数矩阵 35 

    2.3.2 机构的主螺旋分析 37 

    2.4 并联机构运动学分析 43 

    2.4.1 并联机构的位置逆解 44 

    2.4.2 并联机构的位置正解 50 

    2.4.3 并联机构速度表达式 51 

    2.5 并联机构工作空间分析 54 

    2.5.1 并联机构工作空间的求解方法 55 

    2.5.2 3-TPT并联机构工作空间的求解 58 

    2.6本章小结 64 

    第3章 并联机构静刚度特性分析 65 

    3.1 概述 65 

    3.2 并联机构静力学分析 66 

    3.3 并联机构整机静刚度矩阵求解 70 

    3.3.1 并联机构刚度矩阵的分析 70 

    3.3.2 并联机构刚度模型建立 73 

    3.3.3 并联机构的支链刚度求解 74 

    3.3.4 3-TPT并联机构整机刚度求解 82 

    3.4 本章小结 84 

    第4章 并联机构静刚度特性的实验研究 85 

    4.1 概述 85 

    4.2 传递函数的求取 88 

    4.2.1 振动系统的运动方程 88 

    4.2.2 正交条件及模态正则化 90 

    4.2.3 频率响应函数及模态参数识别方法 93 

    4.3 刚度和阻尼系数识别方法 93 

    4.4 激励方法的选择 95 

    4.5 机构刚度和阻尼系数识别实验 99 

    4.5.1 虚拟仿真实验分析 99 

    4.5.2 模态测试实验分析 102 

    4.6 本章小结 106 

    第5章 并联机构刚度性能评价方法研究 107 

    5.1 概述 107 

    5.2 小特征值法的理论与仿真 109 

    5.2.1 小特征值法的理论 109 

    5.2.2 小特征值法的仿真 110 

    5.3 静刚度性能商法的理论与仿真 112 

    5.3.1 静刚度性能商法的理论 113 

    5.3.2 静刚度性能商法的仿真 114 

    5.4 工作空间性能评价指标分析 120 

    5.4.1 工作空间体积评价 120 

    5.4.2 工作空间极限点评价 122 

    5.5 本章小结 124 

    第6章 基于刚度特性的并联机构结构优化 126 

    6.1 概述 126 

    6.2 并联机构整机结构尺寸优化 129 

    6.2.1 结构尺寸对机构刚度的影响分析 129 

    6.2.2 并联机构刚度优化模型 135 

    6.2.3 3-TPT并联机构刚度优化模型求解 138 

    6.3 优化设计有效性分析 139 

    6.3.1 利用小特征值法评价刚度优化情况 140 

    6.3.2 利用静刚度性能商法评价刚度优化情况 141 

    6.4 本章小结 143 

    参考文献 145
  • 内容简介:
    并联机构一直是机构学领域研究的重点，其刚度是保证其运行精度的重要因素之一。多年来的实际应用发现，其在某些工作位置会出现刚度不足的情况。对并联机构进行结构优化，使其在工作区域内拥有更高的刚度，对于并联机构在各类产品尤其是机床类产品中的应用，具有非常重要的意义。《并联机构静刚度特性及结构优化》论述并分析国内外并联机构的发展现状以及并联机构刚度的研究状况，介绍并联机构整机刚度的建模方法及刚度性能评价指标的应用，在此基础上对并联机构的刚度特性进行分析评价，将并联机构的刚度性能分析约束在其工作空间之内，以静刚度性能评价方法作为并联机构的优化依据，通过优化机构的主要结构尺寸，使并联机构的刚度得到优化。
  • 目录:
    目录 

    前言 

    第1章 绪论 1 

    1.1 概述 1 

    1.2 国内外并联机构研究状况 4 

    1.2.1 国外并联机构发展状况 4 

    1.2.2 国内并联机构发展状况 9 

    1.2.3 并联机构静刚度研究概况 12 

    1.2.4 并联机构刚度优化设计的发展 16 

    1.3 并联机构静刚度特性研究的目的与意义 17 

    第2章 并联机构运动特性分析 20 

    2.1 概述 20 

    2.2 基于螺旋理论的机构分析 21 

    2.2.1 并联机构简介 21 

    2.2.2 螺旋理论基础 23 

    2.2.3 机构的自由度分析 26 

    2.2.4 机构输入选取的合理性判断 31 

    2.3 并联机床的运动特性分析 35 

    2.3.1 影响系数矩阵 35 

    2.3.2 机构的主螺旋分析 37 

    2.4 并联机构运动学分析 43 

    2.4.1 并联机构的位置逆解 44 

    2.4.2 并联机构的位置正解 50 

    2.4.3 并联机构速度表达式 51 

    2.5 并联机构工作空间分析 54 

    2.5.1 并联机构工作空间的求解方法 55 

    2.5.2 3-TPT并联机构工作空间的求解 58 

    2.6本章小结 64 

    第3章 并联机构静刚度特性分析 65 

    3.1 概述 65 

    3.2 并联机构静力学分析 66 

    3.3 并联机构整机静刚度矩阵求解 70 

    3.3.1 并联机构刚度矩阵的分析 70 

    3.3.2 并联机构刚度模型建立 73 

    3.3.3 并联机构的支链刚度求解 74 

    3.3.4 3-TPT并联机构整机刚度求解 82 

    3.4 本章小结 84 

    第4章 并联机构静刚度特性的实验研究 85 

    4.1 概述 85 

    4.2 传递函数的求取 88 

    4.2.1 振动系统的运动方程 88 

    4.2.2 正交条件及模态正则化 90 

    4.2.3 频率响应函数及模态参数识别方法 93 

    4.3 刚度和阻尼系数识别方法 93 

    4.4 激励方法的选择 95 

    4.5 机构刚度和阻尼系数识别实验 99 

    4.5.1 虚拟仿真实验分析 99 

    4.5.2 模态测试实验分析 102 

    4.6 本章小结 106 

    第5章 并联机构刚度性能评价方法研究 107 

    5.1 概述 107 

    5.2 小特征值法的理论与仿真 109 

    5.2.1 小特征值法的理论 109 

    5.2.2 小特征值法的仿真 110 

    5.3 静刚度性能商法的理论与仿真 112 

    5.3.1 静刚度性能商法的理论 113 

    5.3.2 静刚度性能商法的仿真 114 

    5.4 工作空间性能评价指标分析 120 

    5.4.1 工作空间体积评价 120 

    5.4.2 工作空间极限点评价 122 

    5.5 本章小结 124 

    第6章 基于刚度特性的并联机构结构优化 126 

    6.1 概述 126 

    6.2 并联机构整机结构尺寸优化 129 

    6.2.1 结构尺寸对机构刚度的影响分析 129 

    6.2.2 并联机构刚度优化模型 135 

    6.2.3 3-TPT并联机构刚度优化模型求解 138 

    6.3 优化设计有效性分析 139 

    6.3.1 利用小特征值法评价刚度优化情况 140 

    6.3.2 利用静刚度性能商法评价刚度优化情况 141 

    6.4 本章小结 143 

    参考文献 145
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