新型四自由度并联工作台的研究.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
新型四自由度并联工作台的研究
姓名:秦磊
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:蔡善乐
20100421
摘要并联机床是并联机构与现代机床技术相结合的产物,通常情况下,它通过若干根杆将上下平台连接而形成。这些杆可以是定长的也可以是可伸缩的,但他们都是通过其两端的球铰或者虎克铰与上下平台相连接。这样上平台可以实现三至六个自由度的运动。四自由度并联工作台是并联机床的一种,它与传统的数控机床相比具有结构简单、刚度大、质量轻、响应快,特别是很容易实现四杆联动等一些优点,而且它便于加工一些复杂的三维曲面,且其加工精度和加工粗糙度都为了避免六自由度并联机构存在的制造成本高、工作空间与外形尺寸比不合新型工作台。并对这种新型四自由并联工作台的结构形式、工作空间、运动学分其次,对工作台的刚度进行分析。少自由度并联机构承载能力、动力学、奇异位形等方面的研究和并联机构的刚度都有很大的联系,对于机构的刚度研究都具有重要意义。本文将通过建立刚度矩阵的矩阵方程来分析工作台的刚度以及工作台的结构参数对其刚度的影响。最后,对工作台进行实体仿真。并联工作台的运动是一种空间运动,其运动机构的运动可视化。通过仿真我们可以在工作台实际制造出来之前在计算机上看到仿真模拟出的机构的模型特征和运动特征,看到机构运动是否有干涉。这样在疎建立机床的部件模型并在卸曰菇凶芭浜投ㄒ逶际跫通过对工作台进行运动分析时得到的数据对机构进行驱动,进而完成工作台的运关键词:并联工作台;运动学分析:实体仿真直接由控制程序来保证,因此它的硬件成本很低,同时具有较高附加值。理等缺点,根据当前国内外并联机构的结构形式及它们的优缺点本文提出了一种析和刚度等问题进行分析。首先,对工作台的工作空间及运动学进行研究。对工作台进行运动建模,并在模型上建立坐标系,然后利用旋转矩阵找出工作台的动平台和机架之间的关系。从而推导出动平台四个铰链相对于机架的坐标,根据这些坐标和杆长的关系写出工作台工作空间的运动学方程,最终可以得到并联工作台的运动空间正解。学计算复杂且工作空间很难想象。因此,有必要建立适当的模型并进行仿真,使设计过程中的错误可以被检查出来,从而降低开发研制费用。本课题中将采用动仿真过程。工作空间;一种新型并联丁作台的研究
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插图索引病卧式加工中心⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图天津大学研制的并联机床图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯样机示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图清华大学与江东机床厂研制的教üぷ髟硗肌图并联机构中常用运动副⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图并联工作台结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图连杆干涉的三种情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图运动副转角的限制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图虎克铰原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图工作空间截面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图坐标旋转⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图坐标平移⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图工作台布局⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图工作台的驱动输入⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图绕崴俣扔爰铀俣惹摺图绕崴俣扔爰铀俣惹摺图沿嵋贫钡乃俣扔爰铀俣惹摺图沿嵋贫钡乃俣扔爰铀俣惹摺图并联机构的力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图工作台的动平台⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图工作台的杆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图工作台的滑块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图工作台的三维建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图三维建模的导入⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图导入蟮娜夹巍图属性设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..型加工中心⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图图新型四自由度并联工作台⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图工作空间搜索方向⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图复合变换⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..硕十学位论文Ⅵ
图绕嵝!图苮轴旋转⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图豘轴平移⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图豖轴移动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯