新型并聯(lián)式鉆尖刃磨機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析與仿真研究.pdf

1、并聯(lián)機(jī)床(Parallel Machine Tool)又稱虛(擬)軸機(jī)床(Virtual Axis Machine Tool),是90年代中期問(wèn)世的數(shù)控機(jī)床新結(jié)構(gòu),是機(jī)構(gòu)學(xué)理論、機(jī)器人技術(shù)與數(shù)控技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物,其原型是并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī).并聯(lián)機(jī)床比傳統(tǒng)的機(jī)床剛度高、精度高、成本低,因此,具有廣闊的應(yīng)用前景.本文將少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于鉆尖刃磨機(jī)床結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的方案分析,確定了本文研究并聯(lián)式鉆尖刃磨機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案為3-PRS

2、-PP型,即由3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)與兩自由度平移工作臺(tái)的組合結(jié)構(gòu).首先對(duì)3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位姿正反解進(jìn)行了分析與研究.并聯(lián)機(jī)構(gòu)反解簡(jiǎn)單,但卻是運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析與控制的基礎(chǔ).在得出運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的基礎(chǔ)上,建立了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解方程,本文采用數(shù)值分析方法中的牛頓迭代法進(jìn)行求解,在保證一定計(jì)算精度的條件下,得出正解的數(shù)值解.利用該方法求得的位姿正解速度快,對(duì)于機(jī)器人的輸入控制與軌跡規(guī)劃有實(shí)際意義.采用極坐標(biāo)搜索法確定了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間邊界點(diǎn),并

3、在此基礎(chǔ)上繪出了工作空間邊界曲面的圖形.本文提出了"角度體積"的概念,用來(lái)評(píng)價(jià)并聯(lián)機(jī)床工作空間的大小,并分析了各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)并聯(lián)機(jī)床工作空間大小的影響.本文將普通麻花鉆的后刀面描述成錐面的一部分,并建立了描述錐面鉆尖的數(shù)學(xué)模型.根據(jù)這個(gè)模型,可以求解鉆尖幾何參數(shù)和刃磨參數(shù)之間的關(guān)系,從而得到機(jī)床的刃磨運(yùn)動(dòng)方程.基于MSC/ADAMS虛擬仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái),進(jìn)行了新型鉆尖刃磨機(jī)床的實(shí)體建模、運(yùn)動(dòng)仿真和干涉分析,得出的滑塊位移曲線和球鉸關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)