C形龙门架并联铣床刚度与动态特性研究

发布时间：2017-09-01 16:33

  本文关键词：C形龙门架并联铣床刚度与动态特性研究

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【摘要】：机床刚度和动态特性影响机床加工精度与效率,因此,有必要对其进行研究,以便找出影响机床性能的薄弱环节,为机床的优化设计提供依据。文以3-(2SPS)并联机构为研究对象,分别从机床机构刚度和振动特性两方面进行机床动态特性的研究。(1)对机床进行运动学分析,主要进行了机构反解计算、雅克比矩阵的计算；同时建立机构机构的力解析模型,并对机构各支链受力进行了仿真分析。(2)主要对3-(2SPS)并联机构进行刚度分析。首先分析了影响3-(2SPS)并联机构单支链刚度的主要因素,如丝杠、三维铰链等,基于串联原理建立了单支链刚度模型；其次根据一阶影响系数法并结合虚功原理建立机床机构刚度模型。并对对单支链刚度随杆长变化规律进行仿真分析,同时对机床机构刚度在其工作空间进行仿真分析。(3)对3-(2SPS)并联机构进行振动分析,研究机构的动态特性。根据振动学理论建立单支链多自由度振动学模型,并将其等效成单自由度振动学模型；结合达朗伯原理建立了机床机构振动学模型。对机构进行模态分析并对机构进行固有频率仿真分析,同时仿真分析了机构在工作空间三处位姿下的谐响应分析,得到机构动平台在一定频率范围内的幅值曲线,并根据结果基本确定机床刀具的频率所应避开的频率范围。
【关键词】：并联机构 单支链 刚度 动态特性
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG542
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 课题背景及意义7
• 1.2 并联机构刚度研究7-8
• 1.3 机构动态特性研究内容与现状8-11
• 1.3.1 机床动力学概述8-9
• 1.3.2 并联机床动态特性研究概述9-11
• 1.4 并联机构动态特性能分析方法11-12
• 1.5 并联机构动力学分析的主要技术12-13
• 1.6 本研究目的与意义13
• 1.7 本文主要内容13-15
• 2 并联机床运动学分析15-28
• 2.1 引言15
• 2.2 机构描述15-17
• 2.2.1 机床坐标系的建立16-17
• 2.2.2 结构参数定义17
• 2.3 位置分析17-19
• 2.4 机构雅克比矩阵的求解19-20
• 2.5 机构力分析20-26
• 2.5.1 力雅克比矩阵20-21
• 2.5.2 机构受力分析21-26
• 2.6 本章小结26-28
• 3 并联机构刚度分析28-59
• 3.1 引言28-29
• 3.2 一阶影响系数的建立29-30
• 3.3 并联机构静刚度模型的建立30-31
• 3.4 单支链刚度系数的分析与计算31-51
• 3.4.1 一级实心丝杠轴向变形及刚度分析33-34
• 3.4.2 二级空心丝杠轴向变形及刚度分析34
• 3.4.3 推力内套筒受力变形及刚度34-35
• 3.4.4 联接螺纹剪切变形及刚度35-36
• 3.4.5 丝杠副滚珠与滚道的接触变形及刚度36-38
• 3.4.6 三维铰链刚度建模38-51
• 3.5 单支链刚度仿真分析51-54
• 3.6 3-(2SPS)并联机构刚度仿真54-58
• 3.7 本章小结58-59
• 4 并联机构动态特性分析59-78
• 4.1 引言59
• 4.2 多自由度系统的运动微分方程59-60
• 4.3 单支链振动特性分析60-63
• 4.3.1 单支链多自由度系统振动微分方程的建立60-61
• 4.3.2 等效单支链振动模型的建立61-63
• 4.4 3-(2SPS)并联机构的振动模型的建立63-65
• 4.5 自由振动下机构模态分析65-73
• 4.5.1 自由振动下机构固有频率分析65-66
• 4.5.2 机构自由振动固有频率仿真分析66-73
• 4.6 机构谐响应分析73-77
• 4.6.1 机构谐响应分析原理73-74
• 4.6.2 机构ANSYS谐响应分析74-77
• 4.7 本章小结77-78
• 5 总结与展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-86
• 附录86

【参考文献】

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本文编号：773191