新型五軸并串聯機床的運動學分析與結構參數設計.pdf

1、與傳統的串聯機構相比，純并聯機構在結構及運動特性上具有承載能力強、定位精度高、剛度重量比大、結構簡單、動平臺運動靈活等一系列優(yōu)點。但并聯機構同時也存在著工作空間小、控制復雜、運動學標定困難能缺點。相對于與以Stewart平臺型并聯機機構為代表的6自由度機構，少自由度并聯機構由于具有結構簡單、工作空間大、造價低等突出優(yōu)點，近年來廣受學術界和工業(yè)界的關注。本文提出一種四自由度并聯機構新構型——2-TPR/2-TPS并聯機構，對該機構進行了深

2、入的分析研究，在此基礎上通過在2-TPR/2-TPS并聯機構機構上串聯一個轉動軸，提出了一種新型5軸并串聯機床，對該機床機構進行了相關的運動學分析與結構參數設計的研究。
　　研究了新型2-TPR/2-TPS空間四自由度并聯機構結構布局特點；應用螺旋理論分析了機構的運動性質，確定了機構的運動自由度；通過機構的結構約束關系推導了機構動平臺位姿參數的解耦關系式；應用解析法推導了機構的位姿反解方程，應用數值方法給出了機構的位姿正解；在螺旋

3、理論的基礎上提出了一種分析并聯機構奇異位形的新方法——瞬時坐標系法，并應用此方法得到了機構的三種奇異位形。
　　基于2-TPR/2-TPS并聯機構，通過在其運動平臺上串聯一個回轉軸，提出了一種新型5軸并串聯機床。研究了該機床的結構特點，得出了該機床的位姿正反解；應用矢量幾何法推導了機構一階影響系數矩陣及二階影響系數矩陣，并在此基礎上進行了速度分析與加速度分析。
　　借助機床的位姿反解算法，采用空間三坐標交替搜索的數值方法生成

4、了給定刀具最大加工傾角的機床刀頭點的可達工作空間；分析了機床工作空間的特點，采用數值法計算了工作空間的體積；分析了刀具的加工傾角的變化對工作空間的影響；研究了機床工作空間的大小隨機床結構參數變化的情況，為機床結構參數的設計提供了理論依據。
　　基于2-TPR/2-TPS空間四自由度并聯機構的一階影響系數矩陣，對機床的靈活度進行了解析；分析了機床的的位置靈活度和姿態(tài)靈活度指標在工作空間中的分布狀況；研究了機床的靈活度指標隨機床結構參