新型并聯(lián)機床動力學(xué)建模與設(shè)計研究.pdf

1、并聯(lián)機床由機器人技術(shù)發(fā)展而來，經(jīng)過十幾年的試驗研究已經(jīng)有了長足的進步，它是涉及到機器人技術(shù)、機床結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)控技術(shù)等多學(xué)科的機電一體化產(chǎn)品。并聯(lián)機床雖然結(jié)構(gòu)簡單，但在高速加工和高效空間曲面加工方面卻有傳統(tǒng)機床難以比擬的優(yōu)勢?，F(xiàn)代制造業(yè)對先進加工工具的多樣化需求為并聯(lián)機床提供了廣闊的市場，其中少自由度的并聯(lián)機床因其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、開發(fā)周期短近年已成為行內(nèi)研究的熱點。 本文研究了一種基于3-PRS并聯(lián)機構(gòu)的新型并聯(lián)機床，分析了該并

2、聯(lián)機構(gòu)的位置姿態(tài)，速度、加速度的正反解并推導(dǎo)計算公式；應(yīng)用虛設(shè)機構(gòu)的方法，建立該機構(gòu)六階的雅可比矩陣和加速度影響系數(shù)矩陣；基于機構(gòu)的速度雅克比矩陣分析了動平臺的操縱靈巧度；建立誤差模型，分析了終端誤差對驅(qū)動誤差的敏感度，對工作時誤差的統(tǒng)計規(guī)律進行模擬。 應(yīng)用虛位移原理建立了機床的剛體動力學(xué)模型，求解了剛體動力學(xué)的正問題和反問題，即在已知運動的情況下求出驅(qū)動力或在已知驅(qū)動力的情況下求解機構(gòu)的運動形式。通過兩個運動實例的仿真實驗觀察

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