C形龙门并联机床的机架模块化设计与优化

发布时间：2023-04-19 22:22

　　本文利用模块化设计的思想将机床机架划分成若干模块,并对这些模块进行相应的结构设计,且将这些模块以不同的方式组合成不同布局的机床,从而适应不同的加工需求。选取卧式C形龙门并联机床为主要研究对象,对其机架进行静、动力学分析和优化设计,并分析了机架变形对动平台位姿误差的影响。以下为本文的主要内容:首先,简单介绍模块化设计的定义及其方法,以结构分析的角度将机架划分成不同的模块,详细设计了各模块的结构,并将这些模块与不同的底座(或外罩)组合成卧式并联机床(C形龙门并联机床)、龙门式并联机床以及立式并联机床。其次,介绍并联机床的结构参数及其特点,推导出本机床中并联机构的力雅克比矩阵,得到在拟定加工工况和加工轨迹下,机架上6个铰链的受力与动平台位置的关系曲线。然后,在给定加工工况和加工轨迹的基础上,分析机架的变形情况。发现卧式并联机床机架Z向刚度稍有欠缺,对其进行相应的优化设计,使得该机架的静刚度达到要求,为良好的动力学性能打下基础;此外,也对龙门式并联机床机架和立式并联机床机架进行了相应的静力学分析,发现其刚度基本满足机床加工要求。最后,建立了螺栓结合面的动力学模型,对考虑螺栓结合面的卧式并联机床...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 并联机床的发展概况
        1.2.1 国外并联机床的发展
        1.2.2 国内并联机床的发展
    1.3 机床模块化设计研究概况
        1.3.1 模块化设计研究概况
        1.3.2 模块化设计在机床行业的应用概况
        1.3.3 机架设计准则
    1.4 机架整体性能分析与优化设计
        1.4.1 结构性能分析
        1.4.2 机架结构优化设计
    1.5 并联机床的主要误差来源
    1.6 本文主要研究内容
2 并联机床的模块化设计
    2.1 引言
    2.2 机床模块化设计分析
        2.2.1 模块化设计定义及原理
        2.2.2 机床模块划分方法
    2.3 机床各模块设计
        2.3.1 机架制造方案选择
        2.3.2 机床各模块结构设计
    2.4 机床整体设计
        2.4.1 卧式并联机床设计
        2.4.2 龙门式并联机床设计
        2.4.3 立式并联机床设计
    2.5 本章小结
3 并联机床运动学与受力分析
    3.1 引言
    3.2 机床结构描述
    3.3 运动学分析
        3.3.1 机床坐标系的建立
        3.3.2 位置分析
        3.3.3 力雅克比矩阵求解
    3.4 受力分析
        3.4.1 铣削力计算
        3.4.2 铰链受力仿真
    3.5 本章小结
4 机架静力学分析及其优化设计
    4.1 引言
    4.2 有限元分析基础
    4.3 卧式并联机床机架静力学分析
        4.3.1 机架有限元模型的建立
        4.3.2 计算结果分析
        4.3.3 归纳与总结
    4.4 卧式并联机床机架优化设计
        4.4.1 机架局部结构改进
        4.4.2 机架局部结构尺寸优化
    4.5 龙门式并联机床机架及立式并联机床机架静力学分析
    4.6 本章小结
5 机架动力学性能与精度验证
    5.1 引言
    5.2 螺栓结合面动力学模型
        5.2.1 螺栓结合面的动力学分析
        5.2.2 螺栓结合面的等效动力学模型
        5.2.3 机架动力学有限元模型
    5.3 机架动力学性能
        5.3.1 模态分析
        5.3.2 谐响应分析
    5.4 机架精度验证
        5.4.1 机床误差建模
        5.4.2 机床动平台误差分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3794324