1、 XX 大 学 毕业设计开题报告 学学 生生 姓姓 名：名： XX 学学 号：号： XX 学学 院 、 系院 、 系 ： 机械工程与自动化学院 专专 业业 ： 机械电子工程 设设 计计 题题 目目： 6PSS 并联式箭星对接空间姿态 调整定位机构设计 指 导 教 师指 导 教 师 : XX 2012 年 3 月 8 日 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文 献综述： 文文 献献 综综 述述 1.1.课题研究背景和意义课题研究背景和意义 在航空航天制造业中，飞机或火箭的主体大多采用流线型的圆柱形结构，以减小空 气阻力
2、，利于其飞行性能。这些“圆桶状”部段便称之为舱段。现代工业已经普遍接受 了模块化的设计思想，各个舱段是分别进行设计及制造的，最后再进行总体装配。由于 飞机和火箭体积都非常庞大、结构复杂，因而其舱段的制造、装配和对接都要比通常小 型机械产品困难许多。例如，空客 A380 飞机机身舱段直径在 7m 以上，俄罗斯能源号运 载火箭直径达到 8m 1。 对于如此巨大的舱段，并且要求产品具有很高的整体同轴度、两段的整体平行度、 平面度和较小的外形形变。采用传统的对接工艺方法，使用端头定位基准座、中间定位 基准座和其他定位件等工艺装备来进行定位 1是有诸多不便的。例如传统对接工艺的缺 点有：一是部件被定位后
3、不能自由移动位置，这样即使出现定位误差也不能进行调整， 定位所预加载的力也常使部件变形；二是部件的对接依赖于多人操作以及设备的协调， 效率比较低；再者专用的大型对接工艺装备缺乏通用性，无法适应产品设计的变化 2。 针对以上大型舱段装配特点，研究一种更具优越性的新方法显得迫在眉睫。目前， 欧美等国家已率先开始开发和使用数字化生产加工和装配方式 3。 从长远看， 先进数字 化柔性制造理念代替传统的模拟量刚性生产方式，将是制造业发展的必然趋势。为了可 以很好的与数字化设备相结合， 以达到柔性制造系统(FMS) 4的要求， 本课题研究拟给出 一种基于空间并联机构学的位姿调整设备。 2.2.本课题国内外
4、研究状况本课题国内外研究状况 从空间并联机构的发展历程来看，20 世纪 90 年代后并联机构成为机构学的研究热 点之一。在理论研究方面，重点研究了各类并联机构、串联机构以及仿生机构的设计理 论和运动学、动力学性能评价指标体系等。在应用方面，主要研究了飞行模拟器、虚拟 轴机床 5、微动机构、传感器、误差补偿器、步行机器人以及各种各样的仿生机器人机 构等 6。 回溯机构学的理论研究， 用矢量来描述刚体的运动是传统意义上最基本的分析方法 之一。在空间机构中常采用矢量的右手直角坐标表示法，通过矢量的内积和外积等规则 运算，并利用矢量微分法来研究机构的速度和加速度等机构运动学和动力学问题。之后 出现了用
5、机构的四个结构尺寸参数与运动位置参数组成的矩阵变换来描述点的坐标在 绝对坐标系中的投影关系 7。这便是被称为 D-H 方法的矩阵变换法。1978 年，Hunt8系 统的介绍了运动几何学这一机构学研究的有效工具。讨论了运动副、连杆、平面及球面 机构的运动、运动副的互换、机构的型、数和尺寸综合、机构的自由度和约束问题。研 究了平面和空间机构的运动几何描述方法，进而发展了对偶数、对偶矢量和螺旋理论， 并将这些工具应用于空间机构的分析。 正当理论研究如火如荼地进行时，1965 年，Stewart 提出一种新型的、6 自由度的 实用空间并联机构。 它由上下两个平台和 6 个并联的、 可独立自由伸缩移动的
6、杆件组成， 伸缩杆和平台之间通过两个铰链连接，这个机构便是大名鼎鼎的 Stewart 平台 9，如图 2-1 所示。从图中可以看出，如果将下平台作为固定机架，以伸缩杆的位移作为输入变 量，则可以控制执行平台（动平台）的空间位移和姿态。这种新型的 6 自由度空间并联 机构吸引了众多研究者的注意，经过三十多年的不断完善和发展，演变出各种运动学原 理和结构的空间并联机构，并在许多科学研究和工业领域获得了广泛的应用。 图 2-1 图 2-2 最早将 Stewart 平台并联机构用于位姿调整用途的设备是飞行模拟器 10。如图 2-2 所示。模拟驾驶舱安装在并联机构上的平台上，地面作为固定下平台。上平台由 6 个液 压缸支撑，通过活塞杆的往复运动，操纵模拟驾驶舱在空间作 6 个自由度的运动。 虽然 Stewart 并联机构很早就产生了， 但在机床领域， 基于并联机构的机床直到 20 世纪的 90 年代才备受瞩目。在 1994 年在美国芝加哥国际机床博览会（INTS94）上， 美国的 Giddings &
