4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机床机构基础理论研究

冗余驱动论文 混联机床论文 螺旋理论论文 运动学论文 动力学论文
论文详情
在制造业及重工业日渐发达的今天,数控机床无疑扮演着举足轻重的角色。并联机床作为一种新型结构的数控机床,从诞生伊始便受到国内外机构学学者及工业制造领域的广泛重视。因其具有承载能力强,结构刚度大,加工精度高及响应速度快等优点,具有广阔的应用前景,被称为“21世纪的机床”。混联机床在并联机床的基础上被提出,混联机床可有效继承并联机床的所有优势,同时弥补了并联机床工作空间小的劣势。由于冗余驱动可克服奇异位形,优化机床驱动平稳性,改善关节驱动力等,也逐渐成为数控机床设计的新趋势。本文设计出一种用于重工领域大型复杂精密整体结构件加工的新型六自由度冗余驱动混联机床机构,并对该机构展开一系列基础理论分析,主要研究内容如下:对提出的混联机床机构4-PRP+3-UPS&PU进行详细的构型描述与机构分析。包括:建立机床坐标系;基于螺旋理论分析该机构中存在的约束反力,确定机构运动形式和输出自由度数,应用黄真修正的G-K公式验证机构自由度分析的正确性;运用螺旋理论相关知识对机构进行驱动输入选取和奇异位形分析。对该混联机构进行运动学性能分析,建立完整的运动学模型。运用矢量解析法和机构的几何关系构建该混联机构的位置逆解方程,用影响系数法推导出机构的一阶运动影响系数矩阵—Jacobian矩阵,和二阶运动影响系数矩阵—Hessian矩阵。运用拉格朗日法对该混联机床机构进行动力学建模。分析机构运动过程中的系统动能、势能关系式,计算出作用于该机床的非保守力的等效广义力,列出拉格朗日方程,求解出驱动力与动平台运动参数及外力负载的映射矩阵。对该混联机床机构进行了静力学及静刚度分析。借助理论力学、材料力学等相关知识,列出机构静力平衡方程,求解出动平台与驱动分支及约束分支之间的静力传递矩阵。利用螺旋理论及小变形叠加原理,求解出机构整体柔度矩阵和刚度矩阵,建立该混联机床的静刚度模型。应用PRO/E软件建立该混联机床的三维模型,构建虚拟样机。结合数值算例,运用MATLAB数学分析软件对机床运动学模型、动力学模型及静刚度模型进行数值计算。用ADAMS软件对计算结果进行验证,证明了基础理论分析的正确性和机床机构的可行性与合理性,为该混联机床日后实现产品化奠定了有效基础。
摘要第4-6页
abstract第6-7页
1.绪论第11-22页
    1.1 选题依据和背景第11-12页
    1.2 理论意义与应用价值第12-13页
    1.3 国内外发展现状第13-20页
        1.3.1 混联机床的发展历史和现状第13-17页
        1.3.2 冗余驱动在并联机床中的应用第17-20页
    1.4 课题研究目的第20页
    1.5 本文主要研究内容第20-21页
    1.6 本章小结第21-22页
2.4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机床机构构型综合第22-32页
    2.1 引言第22页
    2.2 4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机床机构设计第22-24页
    2.3 4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机构的坐标系第24-25页
    2.4 4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机构自由度分析第25-28页
        2.4.1 运用螺旋理论分析机构自由度第25-27页
        2.4.2 运用修正的G-K公式计算机构自由度第27-28页
    2.5 4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机构驱动选取及奇异性分析第28-31页
        2.5.1 混联机床机构驱动的选取第28-30页
        2.5.2 混联机床机构的奇异性分析第30-31页
    2.6 本章小结第31-32页
3.4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机床机构运动学分析第32-55页
    3.1 引言第32-33页
    3.2 混联机床机构位置逆解分析第33-37页
    3.3 混联机床机构速度分析第37-42页
    3.4 混联机床机构加速度分析第42-48页
    3.5 混联机床运动学数值算例第48-54页
        3.5.1 基于MATLAB的运动学计算第48-50页
        3.5.2 基于ADAMS的运动学仿真验证第50-51页
        3.5.3 加工实例运动学仿真第51-54页
    3.6 本章小结第54-55页
4.4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机床机构动力学分析第55-71页
    4.1 引言第55-56页
    4.2 4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机床机构系统动能第56-59页
        4.2.1 并联机构3-UPS&PU的动能第56-58页
        4.2.2 并联机构4-PRP的动能第58-59页
        4.2.3 冗余驱动混联机床机构系统的总动能第59页
    4.3 4-PRP+3-UPS&PU冗余驱动混联机床机构系统势能第59-61页
        4.3.1 并联机构3-UPS&PU的势能第59-60页
        4.3.2 并联机构4-PRP的势能第60页
        4.3.3 冗余驱动混联机床机构系统的总势能第60-61页
    4.4 混联机床机构系统的拉格朗日方程第61页
    4.5 计算混联机床机构系统非保守力的等效广义力第61-68页
        4.5.1 求解驱动力所对应的广义力Q第62-67页
        4.5.2 求解外力负载所对应的广义力Q第67-68页
    4.6 冗余驱动混联机床机构动力学方程第68-69页
    4.7 混联机床机构动力学数值算例第69-70页
        4.7.1 基于MATLAB的动力学算例计算第69-70页
        4.7.2 基于ADAMS的动力学算例计算第70页
    4.8 本章小结第70-71页
5.4-PRP+3-UPS&PU混联机床机构静力学及静刚度分析第71-83页
    5.1 引言第71-72页
    5.2 4-PRP+3-UPS&PU混联机床机构的静力平衡方程第72-74页
        5.2.1 并联机构3-UPS&PU的静力平衡方程第72-73页
        5.2.2 冗余驱动并联机构4-PRP的静力平衡方程第73-74页
    5.3 冗余驱动混联机床机构的刚度模型第74-80页
        5.3.1 并联机构3-UPS&PU的刚度模型第74-77页
        5.3.2 冗余驱动并联机构4-PRP的刚度模型第77-80页
    5.4 数值算例第80-82页
    5.5 本章小结第82-83页
6.总结与展望第83-86页
    6.1 总结第83-84页
    6.2 展望第84-86页
参考文献第86-92页
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果第92-93页
致谢第93-94页
论文购买
论文编号ABS4353637,这篇论文共94页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付28.2
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付47
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656