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六自由度液压运动平台的分析与研究

朱锐 梁伟华 魏国强 张力 王刚

北方自动控制技术研究所,山西省太原市,030000

摘要: 六自由度运动平台作为我国许多行业的大型、多元化的高自由度试点设施,具有很大的价值。由于液压系统应用于许多行业,例如在制造业、军事或运输业,基于六自由度运动平台系统优化具有最大的科学价值。
关键词: 六自由度;液压平台;仿真
DOI:10.12721/ccn.2024.157362
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六自由度运动平台的发展凸显了我国在航空、航天、航海和航海领域的发展水平,尤其是近年来海上的军事能力不断增强,这对于发展自由度运动平台尤为重要。1965年英国工程师Stewart提出了六自由度,因此六自由度也被称为Stewart平台。Stewart平台是并联运动,它通过高精度、响应速度等受到研究者的关注。当前对并行Stewart平台的研究侧重于结构优化、数学建模、工作特性、运动策略等。这个问题是与高校教育机构合作制定的。本文运用运动学和动力学仿真研究、运动平台结构设计、重要组件等,为六自由度平台的开发提供了重要的指导和实际优势。

一、六自由度运动平台简析

1970年代初,国外在六自由度运动平台的实际开发和应用方面具有一定的经验和能力。在飞行模拟器的开发研究中,美国LINK公司主要应用六自由度运动平台的功能。在六自由度运动平台上的应用直接反映了该国在航空等诸多领域的发展。采用六自由度运动平台的多样化实用方法,可以有效地模拟系统运动,对系统运动特性进行数学建模,并在必要时为参数和用户运动提供详细数据,因此,在六自由度运动平台上的应用可以为许多领域的发展提供相应的动力。六自由度运动平台的科学和应用目前在我国相应行业具有同等的规模。但对于美国和欧洲等经验丰富的国家,无论是通过平台系统的制造还是通过六自由度运动,我们都能够应用六自由度平台,在研究和发展与控制理论和控制系统有关的技术方面存在一定的缺陷。六自由度不足以支持许多行业仿真平台的创建。此外,仿真技术的构建尤为重要。只有有了专门设计的功能系统,我们才能在实践中最大限度地利用该平台,从而为该领域的应用和研究提供重要的支持。

二、平台结构设计和分析

1.设计参数。负载指标,在六自由度平台上具有双功能桥梯平台载荷。总重负载为5 t(不含运送重量);重心(位于六自由度平台的中心)的偏移为0.25m,且中心高度(在平台曲面上)不能大于0.5m。上平面φ2500毫米;下平面依设计设定。液压六自由度平台运动必须与表1所示的运动指标一致,每次运动的最长持续时间为30分钟。捕获.PNG

2.结构设计。六自由度液压平台主要由上下平台、液压缸和铰链组成。上平台油缸运动,称为移动平台。下平台称为静平台是支撑固定。上下平台通过液压缸上下两端铰链连接,上下平台连接这些点均匀分布在不同大小的圆上,形成一个六边形。上平台的外侧边缘连接至直径1830mm的圆。为了确保平台结构的稳定性,并最小化活塞杆在运动过程中的延伸和收缩,下平台连接到外侧边缘直径为2030mm的圆。轴承负载重心的位置永远会在移动时投影到下平台平台框架上。由于上部载荷中心位置不确定,在初始状态下,上下平台的相对最小高度为1750mm,相对最大高度为20000mm。计算机构的运动位置和自由度。6液压缸的液压附加装置用作输入,便于六组活塞的协调,使上平台灵活地允许6自由度运动,并且活动平台在空间上具有不同的姿态和位置。支座使用螺钉固定在上、下平台上,六自由度受到完全限制。十字连接用于上、下平台,自由度不影响平台体总自由度的液压零部件。因此,在计算过程中,万向节铰接点将替换为旋转两个自由度。工作台体被认为是一种简单的运动机构,由上、下平台、六个活塞杆和六个液压缸组成,总共14个零件。

三、基于六自由度平台的液压系统优化设计方案分析

由于我国的六自由度运动平台在实践中仍然不够充分,应在优化平台环境中优化设计要求,在设计过程中考虑到相关行业。考虑到液压系统在许多工业领域的实际应用,在优化系统时应考虑以下几节。液压系统的优化设计根据具体要求包括以下领域。首先,液压系统的设计应尽可能与实际使用相结合。液压系统设计为一个集成式叠加单元,在实际应用过程中不会因管路插头过多而造成压力损失。同时,设备的总体设计避免了某些接线缺陷,提高了液压系统的工作效率。同时,集成使液压系统在运行过程中变得更敏捷。由于它比传统液压系统更高效、更稳定,因此具有很高的实用价值。其次,六自由度运动平面上的支架问题影响液压系统的优化设计。支架的运动对液压系统的整体效率有很大影响,因此需要调整系统中平台的架设,以适应缸径的实际直径和流量。由于整个系统在各种工作条件下都必须具有较高的支架能力,因此在安装支架时,工作平面应同时使用双供、双回环系统,其中一个系统位于支架之间,另一个位于电缆槽中。在工作平面的每个15机架中,添加一条路供回液支管直径相同的架间。第三,整体系统运行负载的选择直接影响到系统运行效率,以及一旦计算出综合系统成本,实际系统建设的相关性。如果作业压力低,则系数量大,且特定速度所需的流量高。当运行压力过高时,密封性能高,组件压力高等级,设备成本高。对于六个自由度运动平台,液压传动的实际效率限制了每个部件在压力和液压流量方面的承载能力限制。

六自由度运动平台是业内广泛应用的技术平台之一。它为实际应用程序提供了卓越的性能和广泛的研究机会。实际上,液压系统还需要根据平台的承载能力和实际应用情况进行优化,以满足许多情况下的实际应用需求。

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