【摘要】： 并聯(lián)機床是并聯(lián)機構(gòu)與現(xiàn)代機床技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,通常情況下,它通過若干根桿將上下平臺連接而形成。這些桿可以是定長的也可以是可伸縮的,但他們都是通過其兩端的球鉸或者虎克鉸與上下平臺相連接。這樣上平臺可以實現(xiàn)三至六個自由度的運動。四自由度并聯(lián)工作臺是并聯(lián)機床的一種,它與傳統(tǒng)的數(shù)控機床相比具有結(jié)構(gòu)簡單、剛度大、質(zhì)量輕、響應快,特別是很容易實現(xiàn)四桿聯(lián)動等一些優(yōu)點,而且它便于加工一些復雜的三維曲面,且其加工精度和加工粗糙度都直接由控制程序來保證,因此它的硬件成本很低,同時具有較高附加值。 為了避免六自由度并聯(lián)機構(gòu)存在的制造成本高、工作空間與外形尺寸比不合理等缺點,根據(jù)當前國內(nèi)外并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及它們的優(yōu)缺點本文提出了一種新型工作臺。并對這種新型四自由并聯(lián)工作臺的結(jié)構(gòu)形式、工作空間、運動學分析和剛度等問題進行分析。 首先,對工作臺的工作空間及運動學進行研究。對工作臺進行運動建模,并在模型上建立坐標系,然后利用旋轉(zhuǎn)矩陣找出工作臺的動平臺和機架之間的關(guān)系。從而推導出動平臺四個鉸鏈相對于機架的坐標,根據(jù)這些坐標和桿長的關(guān)系寫出工作臺工作空間的運動學方程,最終可以得到并聯(lián)工作臺的運動空間正解。 其次,對工作臺的剛度進行分析。少自由度并聯(lián)機構(gòu)承載能力、動力學、奇異位形等方面的研究和并聯(lián)機構(gòu)的剛度都有很大的聯(lián)系,對于機構(gòu)的剛度研究都具有重要意義。本文將通過建立剛度矩陣的矩陣方程來分析工作臺的剛度以及工作臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)對其剛度的影響。 最后,對工作臺進行實體仿真。并聯(lián)工作臺的運動是一種空間運動,其運動學計算復雜且工作空間很難想象。因此,有必要建立適當?shù)哪Ｐ筒⑦M行仿真,使機構(gòu)的運動可視化。通過仿真我們可以在工作臺實際制造出來之前在計算機上看到仿真模擬出的機構(gòu)的模型特征和運動特征,看到機構(gòu)運動是否有干涉。這樣在設(shè)計過程中的錯誤可以被檢查出來,從而降低開發(fā)研制費用。本課題中將采用PRO/E建立機床的部件模型并在ADAMS中對機構(gòu)進行裝配和定義約束條件,并通過對工作臺進行運動分析時得到的數(shù)據(jù)對機構(gòu)進行驅(qū)動,進而完成工作臺的運動仿真過程。
【圖文】：

如:清華大學，東北大學，天津大學、燕山大學和哈爾濱工業(yè)大學等高等院校也在積極從事并聯(lián)機床領(lǐng)域的研究工作并與相關(guān)企業(yè)合作研制了數(shù)臺結(jié)構(gòu)各異的樣機。但是這些樣機多數(shù)以3自由度和6自由度為主。如圖1.4所示為天津大學聯(lián)合研制的3自由度并聯(lián)機床。圖1.5為清華大學和天津大學聯(lián)合研制的VAMTIY (virtualAxisMachineToolIY)。它也是我國第一臺大型銼銑類并聯(lián)機床原型樣機。該機床采用了八面體的框架式結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)6自由度。除了以上幾種典型結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機床以外還有一些較為獨特的設(shè)計。例如在CIMT‘2001上展出的清華大學與江東機床廠聯(lián)合開發(fā)的數(shù)控龍門式虛擬軸機床XNZZO10(圖1.6)，該機床由一個平面3自由度并聯(lián)機構(gòu)，龍門架以及可移動的工作臺構(gòu)成。3自由度并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)刀具的兩維平動與一維擺動，再加上工作臺的一個方向的移動，從而實行刀具與工件之間4個坐標的進給運動。圖1.4天津大學研制的并聯(lián)機床圖

除了以上幾種典型結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機床以外還有一些較為獨特的設(shè)計。例如在CIMT‘2001上展出的清華大學與江東機床廠聯(lián)合開發(fā)的數(shù)控龍門式虛擬軸機床XNZZO10(圖1.6)，該機床由一個平面3自由度并聯(lián)機構(gòu)，龍門架以及可移動的工作臺構(gòu)成。3自由度并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)刀具的兩維平動與一維擺動，，再加上工作臺的一個方向的移動，從而實行刀具與工件之間4個坐標的進給運動。圖1.4天津大學研制的并聯(lián)機床圖
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH112

【參考文獻】

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本文編號：2603615