基于虚拟样机技术的虚拟轴机床机构分析研究

发布时间：2017-05-13 08:16

  本文关键词：基于虚拟样机技术的虚拟轴机床机构分析研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于Stewart空间并联机构发展起来的虚拟轴机床以其潜在的高刚性、低惯性、适宜高速加工等特点，是目前国际机床行业正在大力发展的新型数控加工装备。利用虚拟样机技术对虚拟轴机床进行研究可以避免物理样机的制造，在数字化的环境中模拟仿真产品的各项性能。本文针对目前国内利用成熟虚拟样机软件对虚拟轴机床研究还比较少的情况，利用MSC公司的虚拟样机软件ADAMS，对三立柱分层式6—UPS型虚拟轴机床进行了机构运动学、动力学和工作空间方面的研究。 论文总结了目前虚拟轴机床的研究现状和技术发展的方向。详细叙述了ADAMS软件的多体动力学分析原理，对希望从底层开发自主知识产权虚拟样机仿真软件的人员有一定的参考价值。 运用封闭环方法建立了三立柱分层式6—UPS型虚拟轴机床的运动学分析数学模型；运用牛顿——欧拉方法建立了动力学分析数学模型，特点是没有把驱动杆当成二力杆；没有忽略连杆和铰链的质量；球铰用等效转动副取代。 提出四个控制机床构型变化的尺度参数，建立了参数化的虚拟样机模型。并通过参数化虚拟样机进行了特定动平台轨迹下的运动学、动力学单参数分析研究，得到的一些曲线有助于优化机床尺度综合。 提出一个基于虚拟样机技术求解虚拟轴机床位置工作空间的方法，并在MATLAB中具体绘制了一个三立柱分层式6—UPS虚拟轴机床的刀尖点位置工作空间。 本文把ADAMS虚拟样机软件引入到虚拟轴机床的研究中，为虚拟轴机床的设计开发提供了一个新的平台。同时采用的虚拟样机方法和思想以及得到的一些仿真结果也对设计同类虚拟轴机床具有借鉴意义。
【关键词】：虚拟轴机床 虚拟样机 数学模型 参数化 工作空间
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG502
【目录】：

• 第1章 绪论7-23
• 1.1 概述7-8
• 1.2 虚拟轴机床的研究现状8-20
• 1.2.1 虚拟轴机床的相关概念及特点8-10
• 1.2.1.1 相关概念8-9
• 1.2.1.2 虚拟轴机床的特点9-10
• 1.2.2 虚拟轴机床机构研究历史、现状及展望10-20
• 1.2.2.1 并联机构的研究历史10-12
• 1.2.2.2 国外虚拟轴机床的研究现状12-14
• 1.2.2.3 国内虚拟轴机床的研究现状14-16
• 1.2.2.4 虚拟轴机床的技术进展及研究方向16-20
• 1.3 虚拟样机技术简介20-21
• 1.4 论文选题的意义和研究的内容21-22
• 1.4.1 选题的意义21-22
• 1.4.2 论文研究的内容22
• 1.5 本章小结22-23
• 第2章 ADAMS基础理论背景及软件介绍23-36
• 2.1 ADAMS基础理论背景23-34
• 2.1.1 ADAMS中的广义坐标23-24
• 2.1.2 ADAMS中的联接约束24-25
• 2.1.3 ADAMS中的运动约束25
• 2.1.4 初始条件分析25-29
• 2.1.4.1 位置初始条件分析26-27
• 2.1.4.2 速度初始条件分析27-28
• 2.1.4.3 力与加速度初始条件分析28-29
• 2.1.5 运动学分析29-30
• 2.1.5.1 位置运动学分析29-30
• 2.1.5.2 速度运动学分析30
• 2.1.5.3 加速度运动学分析30
• 2.1.6 动力学分析30-34
• 2.1.6.1 动力学运动微分方程组的建立30-32
• 2.1.6.2 Jacobian矩阵的计算32-34
• 2.2 ADAMS软件介绍34-35
• 2.2.1 ADAMS软件的特点与模块34-35
• 2.2.2 ADAMS／View界面简介35
• 2.3 本章小结35-36
• 第3章 虚拟样机模型建立及自由度计算36-47
• 3.1 虚拟样机模型的建立36-45
• 3.1.1 模型的建立及简化37-40
• 3.1.2 模型质量特性参数40-42
• 3.1.3 模型的参数化42-45
• 3.1.3.1 设计变量参数化43-44
• 3.1.3.2 表达式参数化44-45
• 3.2 分层式6-UPS型虚拟轴机床自由度计算45-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第4章 虚拟轴机床虚拟样机运动学分析47-60
• 4.1 支链坐标系定义47-48
• 4.2 运动学分析数学模型48-51
• 4.2.1 动平台位姿表示48-49
• 4.2.2 支链运动学反解49-50
• 4.2.3 速度及加速度分析50-51
• 4.3 虚拟样机运动学分析51-56
• 4.3.1 顺向运动学分析51-53
• 4.3.2 逆向运动学分析53-56
• 4.4 运动学参数化分析56-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第5章 虚拟轴机床虚拟样机动力学分析60-68
• 5.1 动力学分析数学模型60-63
• 5.2 虚拟样机动力学分析63-64
• 5.3 动力学参数化分析64-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第6章 工作空间分析68-76
• 6.1 工作空间定义68-69
• 6.2 sensor的定义69-72
• 6.3 工作空间数据分析72-75
• 6.4 本章小结75-76
• 第7章 总结与展望76-78
• 7.1 总结76-77
• 7.2 展望77-78
• 参考文献78-81
• 致谢81

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