8/4-4型并联六维力传感器结构设计与性能分析

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中文摘要：六维力传感器在航空航天领域、自动化领域、汽车领域、医疗领域都可以精确地测量系统的六维力，同时它是智能工厂系统不可或缺的重要组成部分，其应用前景十分广阔。本文将从数学模型、性能指标分析、结构优化设计方面展开8/4-4型并联六维力传感器及8/4-4型分载式并联六维力传感器的深入研究。为提高六维力传感器的冗余容错能力、兼具高刚度、较好的解耦性能，提出了一种八支链的8/4-4型并联六维力传感器。基于螺旋理论建立了传感器的数学模型，基于拉格朗日法建立传感器基频模型，并通过ADAMS仿真进行了验证；根据雅克比矩阵条件数最小原则，建立传感器的力/力矩各向同性、力/力矩灵敏度、力/力矩灵敏度各向同性的数学模型，采用综合评分法建立力/力矩灵敏度、力/力矩灵敏度各向同性的综合性能评价指标，利用正交试验优选出对各个性能指标具有显著影响的结构参数，并绘制各个性能指标关于结构参数的性能图谱，根据图谱可直接完成满足传感器的性能需求的结构参数优化选择。在此传感器的结构基础上增加中心承载梁，提出一种8/4-4型分载式并联六维力传感器，在不改变传感器结构的基础上达到增大传感器量程的目的。基于分载原理建立传感器的数学模型；通过ADAMS仿真进行校验，同时得到传感器的各阶固有频率及固有振型，对确定传感器的工作频率具有指导意义；针对力/力矩各向同性、力/力矩灵敏度、力/力矩灵敏度各向同性性能指标，绘制性能图谱分析中心承载梁的结构参数对各个性能指标的影响；重点研究中心承载梁的半径对传感器的承载能力、基频特性的影响，为中心承载梁的结构设计奠定了理论基础。

作者：

宋伟山

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关键词：

六维力传感器中心承载梁分载式并联结构参数工作频率

授予学位：

硕士

学科专业：

机械电子工程

导师：

李成刚

学位年度：

2019

学位授予单位：

南京航空航天大学

语种：

中文

中图分类号：