交叉桿式6軸并聯(lián)機床誤差及剛度特性研究.pdf

1、本文針對交叉桿式6自由度并聯(lián)機床(BJ-04-02(A))的誤差及剛度特性問題，考慮誤差、剛度與刀具平臺所處位姿的相關(guān)性，從運動學位置反解分析、工作空間（位置空間、姿態(tài)空間）分析、鉸鏈間隙與刀具平臺位姿誤差的傳遞映射關(guān)系、靜剛度的分布特性、基于剛體動力學的連桿驅(qū)動力分析五個方面開展相關(guān)研究。
　　本文主要完成了以下幾方面的工作:
　　基于螺旋理論，利用指數(shù)式正向位置映射模型，進行BJ-04-02(A)并聯(lián)機床的完整位置反解分

2、析，推導所有主動移動及被動轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)變量的解析表達式。利用虛擬三維裝配模型，使刀具平臺處于參考位姿，獲取各關(guān)節(jié)的運動螺旋，分別建立各支鏈上關(guān)節(jié)變量與刀具平臺位姿量間的指數(shù)式映射表達式?；赑aden-Kahan子問題，導出該機床的完整位置反解表達式，計算由參考位姿運動至任意給定位姿時所有36個關(guān)節(jié)變量。對四類典型軌跡下關(guān)節(jié)變量的變化規(guī)律進行計算及分析。
　　考慮驅(qū)動桿伸縮行程、轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)角范圍、交叉桿之間幾何干涉三種約束條件，對BJ-

3、04-02(A)并聯(lián)機床的工作空間進行分析。首先計算參考姿態(tài)下的所有可達位置點，然后計算各點處刀具平臺的最大全域可偏角，并據(jù)此獲取對應(yīng)于不同偏擺角度的位置空間。針對參考姿態(tài)及不同的最大全域可偏角，分別計算球體形狀、圓柱體形狀、長方體形狀的推薦工作空間。
　　基于歐拉坐標系與慣性系間的變換關(guān)系，將基于歐拉角（進動、章動、自旋）的旋轉(zhuǎn)變換與基于繞慣性系三個坐標軸（可等效為繞空間軸轉(zhuǎn)動）的旋轉(zhuǎn)變換相結(jié)合，建立含位姿量的誤差映射關(guān)系式和剛

4、度矩陣。在推導鉸鏈間隙與刀具平臺位姿誤差的傳遞映射關(guān)系時，用歐拉角描述理想狀態(tài)下的位姿，用繞空間軸轉(zhuǎn)動描述間隙引起的位姿變化，并將鉸鏈間隙折算為桿長變化量。在推導剛度矩陣時，用歐拉角描述無載荷作用下的位姿，用繞空間軸轉(zhuǎn)動描述載荷作用引起的位姿變化。計算并分析工作空間內(nèi)誤差、剛度的分布特性，包括:在某一層內(nèi)的分布特性、隨層的z坐標的變化特性、隨刀具平臺偏擺方向的變化特性、隨刀具平臺偏擺角度的變化特性。
　　基于牛頓-歐拉法，對BJ-