3-PRS-XY串并联机床样机研制

发布时间：2017-10-19 07:16

  本文关键词：3-PRS-XY串并联机床样机研制

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【摘要】：串并联机床是一种新型的自动化加工机床,它结合了串联机床与并联机床的优点,具有广阔的发展和应用前景。本文在分析传统3-PRS并联机构结构特点的基础上,研制了工作空间可调的串并联机床3-PRS-XY机床,建立了其运动学与动力学模型;对机床的数控系统进行选型与设计,搭建机床的样机平台。主要研究内容如下:(1)对机床的并联机构部分进行设计,由传统机床的工作空间固定,变成工作空间可调节,并通过三维建模验证设计的合理性;对机床主要零部件进行结构设计,并通过力分析软件对主要零部件进行强度校验。(2)针对机床并联机构部分运动学和动力学分析复杂的问题,结合串并联机床的结构特点,对机床进行运动学与动力学建模,得到机床的运动学正、逆解及动力学方程,并验证运动学和动力学模型的正确性。(3)针对串并联机床的特点,选用“PC机+运动控制卡”的开放式系统作为机床的数控系统,对数控系统进行硬件配置和选型,并运用编程软件对机床的数控系统进行了界面及初始化设计。(4)搭建串并联机床的样机平台;对样机进行初步调试;结合研究内容,通过机床的运行实验,验证了机床的机构、电气硬件及控制软件是可靠的,在技术上是合理的,达到了样机研制的预期目标。
【关键词】：串并联机床 3-PRS-XY样机 运动学分析 动力学分析 开放式数控系统
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题背景及研究意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.4 开放式数控系统发展14-17
• 1.5 论文的主要研究内容17-18
• 2 3-PRS-XY串并联机床运动学与动力学分析18-32
• 2.1 3-PRS-XY串并联机床的结构18-19
• 2.2 3-PRS-XY串并联机床的运动学分析19-24
• 2.2.1 逆运动学分析19-22
• 2.2.2 正运动学分析22-24
• 2.3 动力学建模分析24-28
• 2.4 结果验证28-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 3-PRS-XY串并联机床设计32-48
• 3.1 3-PRS-XY串并联机床主要几何尺寸的确定32-34
• 3.2 3-PRS-XY串并联机床主要零件设计34-39
• 3.2.1 定平台及滑轨设计34-36
• 3.2.2 圆柱铰链设计36-37
• 3.2.3 球铰链及动平台设计37
• 3.2.4 连杆的结构设计37-38
• 3.2.5 部分零件选用标准件38
• 3.2.6 3-PRS-XY串并联机床机构整体装配图38-39
• 3.3 3-PRS-XY串并联机床的硬件设计39-46
• 3.3.1 工控机及运动控制卡配置40-42
• 3.3.2 驱动器和控制电机42-44
• 3.3.3 光栅尺及I/O信号配置44-45
• 3.3.4 机床安全保护45
• 3.3.5 机床电气部分实物图45-46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 3-PRS-XY串并联机床控制系统开发48-62
• 4.1 系统软件开发原则48-49
• 4.2 控制软件的界面开发49-51
• 4.2.1 机床的电机轴位置显示50-51
• 4.2.2 机床的监视状态显示51
• 4.3 3-PRS-XY串并联机床系统初始化51-55
• 4.3.1 控制器配置51-53
• 4.3.2 控制器初始化53
• 4.3.3 轴的初始化53-54
• 4.3.4 系统初始化程序设计54-55
• 4.4 3- PRS-XY串并联机床回零点控制55-57
• 4.4.1 回零控制流程55-56
• 4.4.2 回零程序设计56-57
• 4.5 运动模式57-60
• 4.5.1 运动模式说明57-59
• 4.5.2 前瞻预处理59-60
• 4.6 机床操作方式60-61
• 4.7 本章小结61-62
• 5 3-PRS-XY串并联机床实验62-68
• 5.1 机床主要参数62
• 5.2 机床调试62-63
• 5.2.1 机床零点调整63
• 5.3 实验与验证63-67
• 5.4 本章小结67-68
• 6 总结与展望68-70
• 6.1 研究总结68
• 6.2 创新点68-69
• 6.3 研究展望69-70
• 参考文献70-74
• 附录74-78
• 作者简历78-80
• 学位论文数据集80

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本文编号：1059748