六自由度并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計及實驗用軟件的研究.pdf

1、六自由度并聯(lián)機(jī)床源于最常見的六自由度Stewart平臺機(jī)構(gòu)，這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有定位精度高，傳動累積誤差小，動平臺運(yùn)動靈活，機(jī)構(gòu)剛度大，可加工復(fù)雜曲面，是一個很有意義的研究方向。本文對六自由度并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計的研究，同時對實驗用軟件進(jìn)行了研究。 對六自由度并聯(lián)機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動學(xué)進(jìn)行了以下探討。首先分析了六自由度并聯(lián)機(jī)床的不同結(jié)構(gòu)形式，按照機(jī)床部件不同配置方式進(jìn)行了劃分；然后推導(dǎo)了不同結(jié)構(gòu)形式的并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動學(xué)公式，

2、按照內(nèi)副驅(qū)動和外副驅(qū)動兩種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了動平臺位姿的描述，逆解的計算，并推導(dǎo)了驅(qū)動副與動平臺之間的速度映射公式。 在六自由度并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計方面，給出了內(nèi)副驅(qū)動不同結(jié)構(gòu)形式并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)參數(shù)，介紹了其工作空間描述的方法以及影響工作空間的主要約束條件，建立了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，針對不同結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，并對內(nèi)副驅(qū)動型不同結(jié)構(gòu)設(shè)計實例進(jìn)行了對比分析，從而提高了并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計的效率。 分析了結(jié)構(gòu)

3、參數(shù)對并聯(lián)機(jī)床誤差映射和力映射的影響并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定的研究。建立了驅(qū)動桿和動平臺之間的誤差映射、力映射的矩陣方程；推導(dǎo)出誤差映射和力映射的性能評價指標(biāo)，利用該性能評價指標(biāo)對內(nèi)副驅(qū)動型并聯(lián)機(jī)床的不同結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行比較，并進(jìn)行了內(nèi)副驅(qū)動型不同結(jié)構(gòu)設(shè)計實例對比分析，從而獲得理想的結(jié)構(gòu)形式。進(jìn)行了并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定的研究，引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)的標(biāo)定，從而提高了并聯(lián)機(jī)床的精度。 分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對并聯(lián)機(jī)床剛度的影響。首先建立

4、了驅(qū)動桿和動平臺之間的剛度矩陣方程；其次推導(dǎo)出機(jī)床剛度的性能評價指標(biāo)，利用該性能評價指標(biāo)對內(nèi)副驅(qū)動型并聯(lián)機(jī)床的不同結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析，并進(jìn)行了內(nèi)副驅(qū)動型不同結(jié)構(gòu)設(shè)計實例對比分析和有限元剛度分析，從而獲得理想的結(jié)構(gòu)形式，為機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論數(shù)據(jù)。 在六自由度并聯(lián)機(jī)床三維設(shè)計方面，研究了基于Pro/E通用軟件的并聯(lián)機(jī)床三維設(shè)計的實現(xiàn)方法，進(jìn)行了該類機(jī)床關(guān)鍵零部件的三維設(shè)計，在機(jī)床的裝配中利用Pro/E軟件三維可視化特點對其主要零部

5、件進(jìn)行裝配檢查和干涉校驗，在Adams軟件的運(yùn)動仿真中建立了干涉校驗的運(yùn)動方程。 本文還在六自由度并聯(lián)機(jī)床上進(jìn)行了實驗用運(yùn)動模擬軟件和數(shù)控加工軟件的開發(fā)，在模擬軟件中編制了幾種典型的運(yùn)動仿真軌跡，并給出了不同造型軟件的統(tǒng)一接口形式，在加工軟件中介紹了軟件的總體結(jié)構(gòu)和信息流程，對軟件進(jìn)行了模塊劃分和功能描述，進(jìn)行了切削實驗并給出結(jié)論。 利用本文的研究成果，已成功地完成了內(nèi)副驅(qū)動交叉結(jié)構(gòu)型六自由度并聯(lián)機(jī)床的設(shè)計和制造工作，并