發(fā)布時(shí)間：2020-03-28 00:16

【摘要】： 并聯(lián)機(jī)床是并聯(lián)機(jī)構(gòu)與現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,通常情況下,它通過(guò)若干根桿將上下平臺(tái)連接而形成。這些桿可以是定長(zhǎng)的也可以是可伸縮的,但他們都是通過(guò)其兩端的球鉸或者虎克鉸與上下平臺(tái)相連接。這樣上平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)三至六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。四自由度并聯(lián)工作臺(tái)是并聯(lián)機(jī)床的一種,它與傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度大、質(zhì)量輕、響應(yīng)快,特別是很容易實(shí)現(xiàn)四桿聯(lián)動(dòng)等一些優(yōu)點(diǎn),而且它便于加工一些復(fù)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(lái)保證,因此它的硬件成本很低,同時(shí)具有較高附加值。 為了避免六自由度并聯(lián)機(jī)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(diǎn),根據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及它們的優(yōu)缺點(diǎn)本文提出了一種新型工作臺(tái)。并對(duì)這種新型四自由并聯(lián)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式、工作空間、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和剛度等問(wèn)題進(jìn)行分析。 首先,對(duì)工作臺(tái)的工作空間及運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行研究。對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)建模,并在模型上建立坐標(biāo)系,然后利用旋轉(zhuǎn)矩陣找出工作臺(tái)的動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架之間的關(guān)系。從而推導(dǎo)出動(dòng)平臺(tái)四個(gè)鉸鏈相對(duì)于機(jī)架的坐標(biāo),根據(jù)這些坐標(biāo)和桿長(zhǎng)的關(guān)系寫出工作臺(tái)工作空間的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,最終可以得到并聯(lián)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)空間正解。 其次,對(duì)工作臺(tái)的剛度進(jìn)行分析。少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)承載能力、動(dòng)力學(xué)、奇異位形等方面的研究和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度都有很大的聯(lián)系,對(duì)于機(jī)構(gòu)的剛度研究都具有重要意義。本文將通過(guò)建立剛度矩陣的矩陣方程來(lái)分析工作臺(tái)的剛度以及工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其剛度的影響。 最后,對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行實(shí)體仿真。并聯(lián)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是一種空間運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算復(fù)雜且工作空間很難想象。因此,有必要建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ筒⑦M(jìn)行仿真,使機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可視化。通過(guò)仿真我們可以在工作臺(tái)實(shí)際制造出來(lái)之前在計(jì)算機(jī)上看到仿真模擬出的機(jī)構(gòu)的模型特征和運(yùn)動(dòng)特征,看到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否有干涉。這樣在設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤可以被檢查出來(lái),從而降低開(kāi)發(fā)研制費(fèi)用。本課題中將采用PRO/E建立機(jī)床的部件模型并在ADAMS中對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配和定義約束條件,并通過(guò)對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)得到的數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),進(jìn)而完成工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程。
【圖文】：

如:清華大學(xué)，東北大學(xué)，天津大學(xué)、燕山大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高等院校也在積極從事并聯(lián)機(jī)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(tái)結(jié)構(gòu)各異的樣機(jī)。但是這些樣機(jī)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(xué)聯(lián)合研制的3自由度并聯(lián)機(jī)床。圖1.5為清華大學(xué)和天津大學(xué)聯(lián)合研制的VAMTIY (virtualAxisMachineToolIY)。它也是我國(guó)第一臺(tái)大型銼銑類并聯(lián)機(jī)床原型樣機(jī)。該機(jī)床采用了八面體的框架式結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)6自由度。除了以上幾種典型結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)床以外還有一些較為獨(dú)特的設(shè)計(jì)。例如在CIMT‘2001上展出的清華大學(xué)與江東機(jī)床廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)的數(shù)控龍門式虛擬軸機(jī)床XNZZO10(圖1.6)，該機(jī)床由一個(gè)平面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，龍門架以及可移動(dòng)的工作臺(tái)構(gòu)成。3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀具的兩維平動(dòng)與一維擺動(dòng)，再加上工作臺(tái)的一個(gè)方向的移動(dòng)，從而實(shí)行刀具與工件之間4個(gè)坐標(biāo)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。圖1.4天津大學(xué)研制的并聯(lián)機(jī)床圖

除了以上幾種典型結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)床以外還有一些較為獨(dú)特的設(shè)計(jì)。例如在CIMT‘2001上展出的清華大學(xué)與江東機(jī)床廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)的數(shù)控龍門式虛擬軸機(jī)床XNZZO10(圖1.6)，該機(jī)床由一個(gè)平面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，龍門架以及可移動(dòng)的工作臺(tái)構(gòu)成。3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀具的兩維平動(dòng)與一維擺動(dòng)，，再加上工作臺(tái)的一個(gè)方向的移動(dòng)，從而實(shí)行刀具與工件之間4個(gè)坐標(biāo)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。圖1.4天津大學(xué)研制的并聯(lián)機(jī)床圖
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2603615