本文關(guān)鍵詞：大型船用螺旋槳加工混聯(lián)設(shè)備及并聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)床在加工螺旋槳等復(fù)雜曲面零件時捉襟見肘，并聯(lián)機(jī)床是其有益補(bǔ)充，而混聯(lián)機(jī)床則是并聯(lián)機(jī)床的進(jìn)一步發(fā)展。混聯(lián)機(jī)床結(jié)合了兩者的主要優(yōu)點(diǎn)，具有剛度高、承載能力強(qiáng)、工作空間大、可重組性強(qiáng)等特點(diǎn)，是一種很有應(yīng)用前景的多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床形式。本文通過借鑒BJ-04-02(A)型交叉桿并聯(lián)機(jī)床的支鏈構(gòu)成形式以及應(yīng)用比較成功的串聯(lián)機(jī)床形式，設(shè)計了一種適于大型船用螺旋槳加工的混聯(lián)設(shè)備，并對該交叉桿并聯(lián)機(jī)床的位置正反解、速度、加速度、奇異性、工作空間、靈巧度以及機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化等方面進(jìn)行了研究，而且運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對其進(jìn)行仿真分析。 首先，針對串聯(lián)機(jī)床和并聯(lián)機(jī)床的不足，借鑒兩者的優(yōu)點(diǎn)，通過構(gòu)型綜合，設(shè)計了一種大型船用螺旋槳加工混聯(lián)設(shè)備。該設(shè)備可以一次裝夾就完成整個螺旋槳的加工，避免重復(fù)定位誤差，提高加工效率和精度。 其次，采用四元素和廣義逆法對交叉桿型6-UPS并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動學(xué)正解進(jìn)行了研究，并且通過構(gòu)造12個恒等式采用降次消元法對其一般形式的6-UPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置正解也做了研究。 然后，在運(yùn)動學(xué)反解的基礎(chǔ)上，采用Gosselin提出的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的末端執(zhí)行器三點(diǎn)法推導(dǎo)了BJ-04-02(A)型并聯(lián)機(jī)床量綱一致性的新型雅克比矩陣，基于旋量理論研究了該機(jī)床的自由度、速度、加速度及奇異位形等運(yùn)動性能。 接著，采用三維搜索的方法得到了交叉桿并聯(lián)機(jī)床的工作空間形狀并分析了鉸鏈轉(zhuǎn)角對工作空間的影響，基于新型雅克比矩陣獲得了機(jī)床工作全域靈巧度指數(shù)分布，探究了機(jī)床的各結(jié)構(gòu)參數(shù)對其工作空間和靈巧度的影響規(guī)律，基于工作空間和全域靈巧度指標(biāo)對機(jī)床進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，工作空間增加了0.40倍，全域靈巧度指數(shù)提高了0.26倍，，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。 最后，依據(jù)物理樣機(jī)通過UG建立了相應(yīng)的虛擬樣機(jī)，將其導(dǎo)入到ADAMS中經(jīng)過修飾處理、添加約束、施加驅(qū)動后進(jìn)行運(yùn)動仿真分析，得到位置正反解、電機(jī)驅(qū)動函數(shù)、鉸鏈轉(zhuǎn)角變化范圍、驅(qū)動關(guān)節(jié)速度到末端執(zhí)行器速度的映射關(guān)系以及驅(qū)動關(guān)節(jié)和被動關(guān)節(jié)受力情況等。
【關(guān)鍵詞】：螺旋槳加工 混聯(lián)設(shè)備 6-UPS并聯(lián)機(jī)床 運(yùn)動學(xué) 優(yōu)化設(shè)計 虛擬樣機(jī)
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U671;U664.33
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 課題的研究背景和意義15-17
• 1.1.1 研究背景15
• 1.1.2 研究意義15-17
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析17-23
• 1.2.1 螺旋槳加工研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 混聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床構(gòu)型設(shè)計研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)正解研究現(xiàn)狀21-22
• 1.2.4 并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動性能分析研究現(xiàn)狀22-23
• 1.3 課題研究用到的數(shù)學(xué)工具及主要軟件簡介23-26
• 1.3.1 李群李代數(shù)23-24
• 1.3.2 旋量理論24-25
• 1.3.3 四元素25-26
• 1.3.4 相關(guān)軟件26
• 1.4 課題的來源和主要研究內(nèi)容26-27
• 1.4.1 課題的來源26
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排26-27
• 第二章 大型船用螺旋槳雙向?qū)ΨQ加工混聯(lián)機(jī)床設(shè)計27-38
• 2.1 引言27
• 2.2 背景技術(shù)27-29
• 2.3 混聯(lián)機(jī)床方案設(shè)計29-37
• 2.3.1 機(jī)床零部件組成、安裝及運(yùn)動形式30-32
• 2.3.2 加工可能性、合理性及優(yōu)越性分析32-33
• 2.3.3 具體實(shí)施方式33-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 6-UPS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正解研究38-57
• 3.1 引言38
• 3.2 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)38-43
• 3.3 一般 6-UPS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正解43-49
• 3.3.1 一般 6-UPS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)描述43-44
• 3.3.2 變量代換44-45
• 3.3.3 12 個恒等關(guān)系式45-48
• 3.3.4 降次消元法48-49
• 3.4 交叉桿型 6-UPS 并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正解49-56
• 3.4.1 四元素的基本概念50
• 3.4.2 四元素表示旋轉(zhuǎn)和移動50-51
• 3.4.3 四元素在并聯(lián)機(jī)床中的應(yīng)用51-53
• 3.4.4 基于四元素的交叉桿型并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動學(xué)正解53-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 交叉桿型 6-UPS 并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動性能分析57-70
• 4.1 運(yùn)動逆解與自由度分析57-60
• 4.2 新型雅克比矩陣60-62
• 4.3 速度分析62-65
• 4.3.1 封閉向量求導(dǎo)法62-64
• 4.3.2 旋量法64-65
• 4.4 加速度分析65-67
• 4.5 奇異性分析67-69
• 4.6 本章小結(jié)69-70
• 第五章 交叉桿型 6-UPS 并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計70-88
• 5.1 工作空間性能指標(biāo)70-75
• 5.1.1 約束條件70-71
• 5.1.2 求解方法71
• 5.1.3 工作空間形狀71-73
• 5.1.4 鉸鏈對工作空間的影響73-75
• 5.2 靈巧度指標(biāo)75-77
• 5.2.1 全域靈巧度性能度量指標(biāo)75-76
• 5.2.2 靈巧度分布76-77
• 5.3 機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)對工作空間與靈巧度的影響規(guī)律77-82
• 5.4 最小二乘法曲線擬合82-85
• 5.4.1 最小二乘法82
• 5.4.2 機(jī)床 WVI 與 GDI 相對于其結(jié)構(gòu)參數(shù)曲線擬合82-85
• 5.5 機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計85-87
• 5.6 本章小結(jié)87-88
• 第六章 交叉桿型并聯(lián)機(jī)床虛擬樣機(jī)仿真研究88-106
• 6.1 模型建立88-90
• 6.2 添加約束90-91
• 6.3 定義驅(qū)動91-93
• 6.4 運(yùn)動學(xué)仿真分析93-102
• 6.4.1 位置反解過程93-95
• 6.4.2 位置正解過程95-97
• 6.4.3 電機(jī)驅(qū)動函數(shù)97-98
• 6.4.4 鉸鏈轉(zhuǎn)角變化98-101
• 6.4.5 速度和加速度101-102
• 6.5 動力學(xué)仿真分析102-105
• 6.5.1 被動關(guān)節(jié)受力分析102-104
• 6.5.2 主動關(guān)節(jié)受力分析104-105
• 6.6 本章小結(jié)105-106
• 總結(jié)與展望106-108
• 工作總結(jié)106-107
• 研究展望107-108
• 參考文獻(xiàn)108-114
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果114-115
• 致謝115

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1031776