新型并聯(lián)機(jī)床動(dòng)力學(xué)建模與設(shè)計(jì)研究.pdf

1、并聯(lián)機(jī)床由機(jī)器人技術(shù)發(fā)展而來(lái)，經(jīng)過(guò)十幾年的試驗(yàn)研究已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，它是涉及到機(jī)器人技術(shù)、機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)等多學(xué)科的機(jī)電一體化產(chǎn)品。并聯(lián)機(jī)床雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在高速加工和高效空間曲面加工方面卻有傳統(tǒng)機(jī)床難以比擬的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)先進(jìn)加工工具的多樣化需求為并聯(lián)機(jī)床提供了廣闊的市場(chǎng)，其中少自由度的并聯(lián)機(jī)床因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、開(kāi)發(fā)周期短近年已成為行內(nèi)研究的熱點(diǎn)。 本文研究了一種基于3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的新型并聯(lián)機(jī)床，分析了該并

2、聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置姿態(tài)，速度、加速度的正反解并推導(dǎo)計(jì)算公式；應(yīng)用虛設(shè)機(jī)構(gòu)的方法，建立該機(jī)構(gòu)六階的雅可比矩陣和加速度影響系數(shù)矩陣；基于機(jī)構(gòu)的速度雅克比矩陣分析了動(dòng)平臺(tái)的操縱靈巧度；建立誤差模型，分析了終端誤差對(duì)驅(qū)動(dòng)誤差的敏感度，對(duì)工作時(shí)誤差的統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行模擬。 應(yīng)用虛位移原理建立了機(jī)床的剛體動(dòng)力學(xué)模型，求解了剛體動(dòng)力學(xué)的正問(wèn)題和反問(wèn)題，即在已知運(yùn)動(dòng)的情況下求出驅(qū)動(dòng)力或在已知驅(qū)動(dòng)力的情況下求解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式。通過(guò)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)實(shí)例的仿真實(shí)驗(yàn)觀察

3、機(jī)床的驅(qū)動(dòng)性能，證明機(jī)構(gòu)在整個(gè)工作空間內(nèi)不存在奇異和突變的區(qū)域。 建立了機(jī)構(gòu)的剛彈耦合的有限元模型，求解振動(dòng)微分方程，得到機(jī)構(gòu)的固有頻率以及低階模態(tài)的振形。分別計(jì)算了在姿態(tài)活動(dòng)空間和垂直位移范圍內(nèi)機(jī)構(gòu)的低階固有頻率的變化規(guī)律。 對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮工作空間、靈巧度、驅(qū)動(dòng)性能、固有特性等多個(gè)目標(biāo)，以機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)半徑和懸臂支桿長(zhǎng)度為優(yōu)化變量，建立了優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，用Matlab軟件的Optimization工具箱求