本文關鍵詞：基于FACT理論的柔順機構設計及其在振動切削方面的應用

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【摘要】：柔順機構具有無摩擦、安裝方便、緊湊性高等優(yōu)點,且當柔順鉸鏈受力變形時,可以儲存能量和位移,當驅動力消失時,柔順機構可以快速回復到原來位置。利用柔順機構帶動刀具進行三維橢圓振動切削,可降低切削力,減少切削熱,抑制刀具磨損,顯著提高加工效果。前人設計的多自由度柔順機構大多為串聯型機構,以串聯機構為載體的三維橢圓振動切削裝置可以有效避免運動耦合,但串聯機構會導致裝置龐大、一階固有頻率較低、驅動困難。以并聯型柔順機構為載體的三維橢圓振動切削裝置可以避免以上缺陷,但現有的并聯裝置比較單一,工作行程較小,動態(tài)性能差,且沒有對驅動力作用點的位置進行研究,因此,研制一種性能良好的并聯型多維柔順機構,并開發(fā)其在三維橢圓振動車削方面的應用,具有重要的意義。本文首先利用FACT柔順機構設計方法設計了一種并聯型三自由度柔順機構,計算了柔順機構的剛度矩陣和靜力學指標,包括靈敏度和各項同性度等,研究表明裝置不是各項同性的,且柔順機構對力矩的變化更敏感。模型的模態(tài)分析結果證實了柔順機構具有良好的動態(tài)特性,模型的靜力學分析得出了裝置的最大輸出位移和最大承受力,模型的瞬態(tài)動力學分析得出通過調整驅動力信號,柔順機構可產生三維橢圓振動位移響應,證實了該柔順機構可作為三維橢圓振動切削裝置的載體。以并聯型三自由度柔順機構為載體,設計了新型三維橢圓振動切削裝置,并為裝置設計了底座和轉塔裝置,通過切削力經驗公式計算出了裝置在加工時能承受的最大背吃刀量,通過刀位計算得出了驅動位置、驅動振幅、刀桿長度對橢圓參數的影響。通過調整驅動位置,裝置僅需要2個驅動裝置即可實現三個自由度方向的運動。選取壓電疊堆驅動器進行驅動,并對裝置進行了彈性回復力校核,設計了驅動裝置的預緊機構,并計算了自鎖角度。選擇合適的切削參數和刀具角度進行切削實驗,利用此裝置切削的工件表面更光滑,粗糙度降低20%左右,且裝置工作頻率越高,改善加工效果的作用越明顯。
【學位授予單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH112;TG506.5

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1 孔晰;基于FACT理論的柔順機構設計及其在振動切削方面的應用[D];大連交通大學;2015年

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本文編號：1160492