三自由度摇摆台机械设计(2)

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3.3 自由度的分析 13

3.3.1 螺旋理论基础 13

3.3.2 自由度的计算 14

3.4 摇摆试验台位置分析 15

3.4.1位置反解 15

3.4.2 位置正解 17

3.5 摇摆试验台速度和加速度分析 18

3.5.1 摇摆台速度分析 18

3.5.2 试验台加速度分析 19

3.6 本章小结 19

第四章三自由度摇摆台的机械结构设计 20

4.1 引言 20

4.2 上平台的结构及受力分析 20

4.2.1 上平台的静力学分析 20

4.2.2 上平台的动力学分析 24

4.3 中间立柱的设计计算 29

4.4 运动副的设计 32

4.5 作动器的设计 33

4.6 其他部件的设计 34

4.6.1 小平台的设计 35

4.6.2 百页的设计 35

4.6.3 支撑架的设计 36

4.7 本章小结 37

结论 38

致谢 39

参考文献 40

第一章绪论

1.1 选题的背景和意义

随着海洋运输业的发展，船舶以及船舶设备的需求量逐渐增加。为了验证所产设备的性能是合格的，就要用到摇摆试验台。为了降低生产成本，提高生产效率，并保证产品的质量，多功能摇摆试验台的设计就成了专家和学者们研究的对象。

摇摆台是集机械、电气、计算机、仪表技术于一体的高精度物理仿真设备[1]，常用来模拟舰船、车辆甚至飞机的运动姿态，这种新型空间运动机构给被试装备创造了接近实际的振动环境，使被试装备的实验研究和性能测试变的更真实可靠，在国防和民用领域有很高的应用价值。同时，摇摆试验台可以实现舰载装备和仪器的陆地实验，减少了海上实验次数，降低了实验难度并缩短了产品的生产时间。

本文将设计一种新的三自由度摇摆试验台，它主要模拟船舶在不同海况下的横摇、纵摇以及升沉这三种运动，为船舶企业的产品进行性能验证。具有多功能、重负载、高强度等特点，能推动船舶行业的发展。

1.2 摇摆试验台的研究现状和发展趋势

1.2.1 国内外摇摆台研究现状

1.2.2 发展趋势

1.3 摇摆实验台的结构形式

1.3.1 串、并联结构比较

摇摆试验台常用结构有串联式和并联式两种。串联结构和并联结构有着很大的区别：①并联机构的刚度比串联机结构大，结构更稳定；②并联式结构的关节误差没有被放大，所以误差小，精度比串联的高；③当机构的体积或自重相同时，并联结构能承受更大的负载；④在位置分析求解方面，并联机构正解困难，反解容易，而串联机构相反源`自*751~文·论^文`网[www.751com.cn，是正解容易，反解难行；⑤动力方面，并联式机构将驱动装置安装在底座上提高了动力性能，而串联结构将驱动装置置放在运动手臂上，使系统的惯性变大，从而降低了整个系统的性能[8]。