柔索驱动并联机器人模型畸变效应与动态响应相似性研究

模型畸变效应分析，就是基于Buckingham Π定理对畸变无量纲项引入预测系数，由预测系数修正模型对原型系统的性能预测，此畸变效应最终实现原型与模型系统之间的动力作用下的相似性条件和相似性关系分析，本项目研究柔索驱动并联机构模型畸变机理与动态响应相似性问题。采用有限元仿真、数值模拟与模型试验相结合的方法确定预测系数，重点研究机构的动平台在空间某固定工作点下的单一畸变参数及多畸变参数存在下的模型预测原型系统的数学描述、建模和动力作用下的相似性系统的预测机理，核心是研究机构动态响应过程中因变无量纲和自变无量纲Π项的选取以及多畸变参数情况下预测系数的确定方法；揭示模型畸变效应对原型系统动态性能预测的条件和规律；找出影响原型系统动态响应预测的主要物理参数，并建立多畸变参数条件下预测系数的数学模型，为大型结构模型畸变相似性系统的研究奠定理论和应用基础，有重要的理论意义和实用价值。

本项目研究柔索驱动并联机构模型畸变机理与动态响应相似性问题。基于有限元仿真、数值模拟与模型试验，研究了机构的动平台在空间某固定工作点下的单一畸变参数及多畸变参数共同作用下的模型预测原型系统的力学模型和动力作用下的相似性系统的预测机理，分析了动态响应过程中因变无量纲和自变无量纲π项的选取依据并从理论上推导了预测系数在多畸变参数下的确定方法。但由于动态测量条件的限制，索驱动并联机构的理论结果无法用动态实验进一步验证，为此，转而对实验条件较好的SiC单晶片切削的动力学问题进行研究，因为这两个研究对象中索振动均对系统的性能有重要的影响。针对SiC单晶片切削系统，SiC切削丝振动模型可以描述为有阻尼轴向运动索模型，针对SiC单晶片切削系统，用模态分析法求解索自由振动的封闭解，进而用R-K法求解切削丝受迫振动的数值解，并通过SiC切削丝的基频实验和加工实验验证了力学建模的正确性。借助于SiC单晶片切削机床系统的实验验证，确定出索振动的动力影响因素，研究结论为索驱动并联机构畸变相似性分析中主要影响因素的选取奠定了分析基础。