外空間環(huán)境中的柔性機(jī)械臂的非線性振動(dòng)研究.pdf

1、隨著空間技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，空間柔性機(jī)械臂由于其質(zhì)量輕、耗能低和作業(yè)適應(yīng)性強(qiáng)，在航空航天和機(jī)器人領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用?？臻g柔性機(jī)械臂一般是由剛性關(guān)節(jié)和細(xì)長(zhǎng)的柔性臂桿組成，是典型的剛?cè)峄旌蠙C(jī)械系統(tǒng)。機(jī)械臂在發(fā)射過(guò)程和在外空間工作過(guò)程中，一般會(huì)受到較大的加速度，存在過(guò)大的載荷和振動(dòng)沖擊等作用，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的彎曲變形和較強(qiáng)的殘余振動(dòng)。另外，這種柔性臂桿的彈性振動(dòng)具有典型的非線性振動(dòng)特征。因此，對(duì)外空間環(huán)境下的柔性機(jī)械臂的

2、菲線性振動(dòng)進(jìn)行研究，具有十分重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以某用于外空間中的柔性機(jī)械臂為對(duì)象，重點(diǎn)研究其柔性連桿的非線性振動(dòng)問(wèn)題。主要包括以下內(nèi)容:
　　首先建立了某柔性機(jī)械臂的三維實(shí)體模型，計(jì)算了主要零部件的固有頻率。然后利用模態(tài)綜合法和Lagrange方程建立柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型。在建模過(guò)程中，采用滿足合適的Clamped-mass邊界條件的Euler-Bernoulli梁理論，得到了平面內(nèi)的彎曲變形模型，其中略

3、去了扭轉(zhuǎn)和拉伸變形和影響。
　　在上述模型的基礎(chǔ)上，對(duì)柔性機(jī)械臂的振動(dòng)行為進(jìn)行數(shù)值仿真，分別對(duì)比分析了模態(tài)截?cái)嗟碾A數(shù)、連桿結(jié)構(gòu)參數(shù)、關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩等對(duì)柔性機(jī)械臂非線性振動(dòng)特性的影響規(guī)律。
　　然后，建立了考慮微重力的柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行仿真，討論了微重力對(duì)柔性機(jī)械臂非線性振動(dòng)特性的影響。利用考慮微重力環(huán)境和末端集中質(zhì)量的柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型，仿真分析末端集中質(zhì)量對(duì)柔性機(jī)械臂非線性振動(dòng)特性的影響。
　　再者，對(duì)關(guān)