一种大转角混联机床性能分析与优化

发布时间：2020-04-10 12:12

【摘要】：混联机床融合了并/串联机构各自的优点,同时弥补了各自的劣势,本文提出了一种大转角混联机床结构。该机床可实现五自由度的加工操作,同时可实现较大转角的转动。论文通过以下几个方面对该大转角混联机床的性能进行了分析与优化:(1)提出了一种大转角混联机床的结构。该混联机床的并联组件呈非对称分布,其中第1、2支链为PRT型运动支链,第3支链为P-2SS型运动支链。(2)对大转角混联机床的运动学进行了研究。基于矢量法和数值法建立了混联机床的位置正反解、速度和加速度运动方程,通过MATLAB软件编程得到所有的正反解位姿图及仿真速度、加速度变化规律。(3)对大转角混联机床的性能进行了分析。基于Jacobian矩阵法,得出了混联机床可能出现边界奇异、局部奇异和结构奇异的位置;运用数值搜索法得出混联机床的运动工作空间,转角范围可达(-30 80);推导出混联机床的刚度矩阵和灵巧度矩阵,给出实例计算并绘制刚度和灵巧度图。(4)对大转角混联机床动力学性能进行研究。采用凯恩方法对机床建立动力学方程。使用ADAMS和MATLAB软件对机床的动力学进行仿真研究。(5)以混联机床速度、刚度和灵巧度为优化目标,基于Isight优化软件集成MATLAB软件,构建了混联机床的多目标可靠性优化设计模型,得到分布性良好的Pareto解集,并给出了多目标优化实例以体现优化效果。
【图文】：

究和提高其整体性能。快速的腾飞，需要越来越先进的加工装备与工一样，它们对零件表面的加工精度也要求甚高不规则性且很难机加工完成。因此这类零件的如本文研究的混联机床最明显的优点有十分良位置转换能力强，同时有较高的刚度性能等相刚度特性好、响应时间短等特点，所以混联装的长处。因此，本文所研究的这种将并联机构后的高端装备制造领域得到的广泛研究与工程床问世以来，许多国家的企业和科研机构投入的成果并在产业生产中得到广泛普及与运用，logie 公司研发的含三自由度 Sprint-Z3 并1]，如图 1.1 所示。

中北大学学位论文中并联组件实现两个方向的平移和一个方向的转动的运动方式，但其动平的转动范围，刀具的转动能力得到提高，可达110 ( 3 0 80 )。解决了现联机床因为要确保刚度而限制转角大小，从根本上提升了整个加工空间。内外研究现状究者发明出的并联机构最初只是起到机械手的作用，并没有将其与机床联1994 年，由并联机构组成的 VARIAX 机床出现在制造展览大会上，它是gs & Lewis 研发制造的，如图 1.2 所示，这种结构形式的机床，引起了社注，象征着并联机构开始步入机床产业，被称为“21 世纪新一代数控加工表性的有 Octahedral-Hexapod 并联机床是由美国 Ingersoll 公司研制的，如 GDM1000-04X 机床是由英国 Geodetic 公司研制的，如图 1.4 所示。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG502

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本文编号：2622211