平面并聯(lián)機構與電主軸耦合系統(tǒng)動態(tài)性能分析.pdf

1、并聯(lián)機床是一種新型的機床，又稱為虛擬軸機床，近年來并聯(lián)機床技術取得了突破性的進展。并聯(lián)機床的實質(zhì)是機器人技術與機床結構技術結合的產(chǎn)物。并聯(lián)機床的加工精度是其性能優(yōu)劣的主要指標之一，隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，人們對并聯(lián)機床的加工精度要求越來越高，加工精度問題已成為并聯(lián)機床能否應用于實際加工的關鍵。因此，研究影響并聯(lián)機床加工精度的因素，分析并聯(lián)機床的動態(tài)性能，提高并聯(lián)機床的加工精度對并聯(lián)機床的商品化和產(chǎn)業(yè)化有著十分重要的意義。
　　 在

2、總結國內(nèi)外并聯(lián)機床研究現(xiàn)狀的基礎上，對平面并聯(lián)機床的動態(tài)性能進行了分析研究。首先，從運動學基本理論出發(fā)，深入研究了并聯(lián)機床的運動學求解、誤差分析、誤差建模等方面的問題；其次，從動力學理論出發(fā)，對平面并聯(lián)桿件結構和電主軸進行動力學建模，并采用擴階方法得到了耦合系統(tǒng)的動力學模型，同時對幾種典型激勵作用下耦合系統(tǒng)的振動響應進行了仿真分析；最后，對平面并聯(lián)機構與電主軸耦合系統(tǒng)的動態(tài)性能進行了系統(tǒng)的分析和評價。本文完成的主要工作如下：
　　

3、 (1)分析了并聯(lián)機床誤差的基本分類和誤差的主要來源，指出分析平面并聯(lián)機床動態(tài)性能的關鍵是要體現(xiàn)平面并聯(lián)機構和主軸耦合的特點。因此通過應用有限單元法和轉(zhuǎn)子動力學理論分別建立了平面并聯(lián)桿件結構和電主軸單元的動力學模型，進而采用擴階法得到耦合系統(tǒng)的動力學模型。
　　 (2)基于耦合系統(tǒng)的動力學模型，對簡諧激勵作用下耦合系統(tǒng)各關鍵點處的穩(wěn)態(tài)響應進行了仿真計算，得到相應的幅頻特性，由此對平面并聯(lián)機床的動態(tài)性能進行初步評價。結果表明，在

4、20Hz以上的頻率范圍，并聯(lián)桿件系統(tǒng)發(fā)生了較明顯的振動變形，導致主軸發(fā)生較為強烈的振動，從而使平面并聯(lián)機床的動態(tài)性能大幅降低。
　　 (3)分別在平面并聯(lián)機床為剛性和彈性兩種情況下，對脈沖、階躍、斜坡、簡諧激勵等作用下主軸的瞬態(tài)響應進行了仿真分析，對平面并聯(lián)機構與電主軸耦合系統(tǒng)的動態(tài)性能進行了系統(tǒng)的評價。結果表明，在上述幾種激勵作用下，并聯(lián)桿件產(chǎn)生的彈性變形導致主軸的振幅顯著增大，主軸的運動范圍也遠大于剛性平面并聯(lián)桿件時的情況。

5、
　　 (4)分別研究了平面并聯(lián)機構和電主軸的剛度、阻尼參數(shù)變化對平面并聯(lián)機構與電主軸耦合系統(tǒng)振動響應的影響。結果表明，耦合系統(tǒng)的振動響應主要受平面并聯(lián)桿件剛度和阻尼的影響，并聯(lián)桿件的截面尺寸(決定桿件剛度的重要因素)和阻尼越大，平面并聯(lián)機床的加工精度就越高；相比較而言，主軸的剛度和阻尼的變化對平面并聯(lián)機床的加工精度的影響非常小。
　　 (5)對平面并聯(lián)機構的時域響應進行了測試，通過實驗數(shù)據(jù)的分析處理得到了并聯(lián)桿件系統(tǒng)的