一种新型数控机床可靠性试验加载机构动力学评价方法

发布时间：2020-12-23 20:33

　　针对数控机床可靠性快速试验过程中缺乏多维力加载装置的问题,该文提出了一种具有高刚度、高加载能力的新型三轴加载机构,并研究其动力学建模及评价方法。在机构运动学分析的基础上,分析了机构奇异性,并建立其动力学模型。基于Jacobian矩阵,给出了加载机构速度传递性能的评价方法。基于动能方法,求解了加载机构的惯性矩阵,并给出了三维加载机构的加速性能评价方法。对加载机构的动力学模型、速度传递性能及加速性能进行了仿真研究。仿真表明加载机构在XY平面加速性能的各向同性较好,Z向加速性能优于X和Y向,满足加载机构在Z向需要快速运动的需求。 

【文章来源】：清华大学学报(自然科学版). 2020年12期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

加载原理图

图2为三轴加载机构的三维模型, 该加载机构由动平台、 静平台(与机床工作台相连)、 3条相同的运动学支链组成, 3条支链在空间中呈120°均匀分布。每条运动学支链包括一级支链与二级支链, 在第一级支链中, 2个转动副连接横杆分别连接2个连杆的中端与下端构成平行四边形, 下端转动副与支链底座连接, 两连杆上端分别连接2个套筒。 第二级支链上2个球铰分别连接动平台和2条伸出杆, 伸出杆分别与第一级支链中相应套筒连接形成移动副。

加载机构的原理图如图3所示, 由于每条支链中两杆长度相等, 且构成平行四边形, 故动平台没有转动只有平动, 3根杆就可以确定动平台位姿。 每根支链均多出一根杆为“虚约束”, 以提高机构刚度, 故建立力学模型时将两根杆简化为中心线上的一条支链AiBi, 质量为两根支链与横杆的支链之和。首先建立静平台坐标系O-XYZ。 以静平台中心点O为坐标原点, 从O点指向第一条支链中心线与静平台连接点A1的方向向量为X轴, 竖直向上方向向量为Z轴, 利用右手法则确定Y轴。

【参考文献】：
期刊论文
[1]3自由度并联机构的动力学各向同性评价方法[J]. 张彬彬,王立平,吴军.  清华大学学报(自然科学版). 2017(08)
[2]并联机床——机床行业面临的机遇与挑战[J]. 汪劲松,黄田.  中国机械工程. 1999(10)

硕士论文
[1]基于并联机构的多维力加载试验系统研究[D]. 徐彬.哈尔滨工业大学 2013



本文编号：2934318