一種大擺角五軸聯動混聯機床的構型設計及性能分析.pdf

1、和傳統(tǒng)的串聯機床對比，并聯機床有較高的剛度重量比、響應速度快、加工精度也比普通的機床要高、而且它的柔性較好，同時也具有機構工作空間狹小、靈活程度低、加工范圍窄的缺點，因而在一定程度上阻礙了其在工程領域的應用和發(fā)展?；炻摍C床兼有并、串聯機床的優(yōu)點，同時也避免了各自構型的劣勢，已成為并聯機床未來發(fā)展的一種趨勢。
　　考慮到并聯機構與串聯機構在構型方面有著對偶的關系，將二者進行合理的組合，提出一種由空間三自由度并聯機構和二自由度運動平臺

2、構成的混聯機構新構型，并將該構型作為機床的本體構建了一種大擺角五軸聯動混聯機床，在此基礎上，對其運動學、動力學以及誤差精度等工作性能進行了深入的研究與分析，解決了現有并/混聯機床在保證剛度前提下刀具擺角受限的問題，有效拓展了刀具的工作空間。主要研究內容如下:
　　1、對大擺角五軸聯動混聯機床的構型設計進行了分析。針對傳統(tǒng)并聯機構在高剛度下擺角受限的缺點，提出一種由空間三自由度混聯機構和二自由度運動平臺構成的五軸聯動混聯機床構型，運

3、用螺旋理論對機構的運動原理及其自由度進行了分析，利用一種基于螺旋系線性相關性和約束反螺旋概念的判別法對各個驅動桿件的驅動合理性進行了判別。結果表明，本文提出的大擺角五軸聯動混聯機床的構型，可實現五自由度運動，且結構合理、并聯模塊屬于少自由度的構型，各桿件運動驅動合理。
　　2、對大擺角五軸聯動混聯機床的運動學性能進行了研究。首先運用閉環(huán)矢量法對并聯模塊進行運動學建模，對刀具位姿參數進行解耦性分析，獲得了其位置逆解，在此基礎上，分別

4、運用數值法和神經網絡法分析機床驅動角的位置正解，基于運動影響系數對速度和加速度進行運動學仿真分析，采用數值搜尋法，以位置逆解為條件來求得機床刀具加工的空間。通過mat lab數值算例，對以上結果進行了仿真分析驗證。研究表明，該機床的加工穩(wěn)定性良好，工作空間相對較大，擺角可達（-40°～90°）范圍，且加工過程中未發(fā)生奇異點現象。
　　3、對大擺角五軸聯動混聯機床的動力學性能進行研究。以驅動分支運動和動平臺運動之間的映射關系為基礎，

5、采用凱恩方法分別對各個驅動桿件和動平臺進行動力學建模給出了機床并聯模塊的動力學方程，對凱恩方程進行求解分析。運用Adams、matlab等仿真軟件對機床進行動力學模擬仿真研究，分析機床各個驅動桿件以及動平臺的受力情況，驗證了理論分析的準確性。研究表明機床各個驅動桿受力合理，動平臺工作性能良好。
　　4、對大擺角五軸聯動混聯機床虛擬樣機的操作誤差進行研究與分析。將機床并聯模塊的各個驅動支鏈作為假定的單開支鏈，采用誤差獨立作用原理建立