基于FACT理论的柔顺机构设计及其在振动切削方面的应用

发布时间：2017-11-09 05:22

  本文关键词：基于FACT理论的柔顺机构设计及其在振动切削方面的应用

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【摘要】：柔顺机构具有无摩擦、安装方便、紧凑性高等优点,且当柔顺铰链受力变形时,可以储存能量和位移,当驱动力消失时,柔顺机构可以快速回复到原来位置。利用柔顺机构带动刀具进行三维椭圆振动切削,可降低切削力,减少切削热,抑制刀具磨损,显著提高加工效果。前人设计的多自由度柔顺机构大多为串联型机构,以串联机构为载体的三维椭圆振动切削装置可以有效避免运动耦合,但串联机构会导致装置庞大、一阶固有频率较低、驱动困难。以并联型柔顺机构为载体的三维椭圆振动切削装置可以避免以上缺陷,但现有的并联装置比较单一,工作行程较小,动态性能差,且没有对驱动力作用点的位置进行研究,因此,研制一种性能良好的并联型多维柔顺机构,并开发其在三维椭圆振动车削方面的应用,具有重要的意义。本文首先利用FACT柔顺机构设计方法设计了一种并联型三自由度柔顺机构,计算了柔顺机构的刚度矩阵和静力学指标,包括灵敏度和各项同性度等,研究表明装置不是各项同性的,且柔顺机构对力矩的变化更敏感。模型的模态分析结果证实了柔顺机构具有良好的动态特性,模型的静力学分析得出了装置的最大输出位移和最大承受力,模型的瞬态动力学分析得出通过调整驱动力信号,柔顺机构可产生三维椭圆振动位移响应,证实了该柔顺机构可作为三维椭圆振动切削装置的载体。以并联型三自由度柔顺机构为载体,设计了新型三维椭圆振动切削装置,并为装置设计了底座和转塔装置,通过切削力经验公式计算出了装置在加工时能承受的最大背吃刀量,通过刀位计算得出了驱动位置、驱动振幅、刀杆长度对椭圆参数的影响。通过调整驱动位置,装置仅需要2个驱动装置即可实现三个自由度方向的运动。选取压电叠堆驱动器进行驱动,并对装置进行了弹性回复力校核,设计了驱动装置的预紧机构,并计算了自锁角度。选择合适的切削参数和刀具角度进行切削实验,利用此装置切削的工件表面更光滑,粗糙度降低20%左右,且装置工作频率越高,改善加工效果的作用越明显。
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH112;TG506.5

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1 孔晰;基于FACT理论的柔顺机构设计及其在振动切削方面的应用[D];大连交通大学;2015年

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本文编号：1160492