五軸摩擦焊機床并聯(lián)頭結(jié)構(gòu)設計及分析.pdf

1、攪拌摩擦焊是一種在機械力和摩擦熱作用下的固相連接方法,在鋁、銅等有色金屬合金結(jié)構(gòu)件制造中得到了廣泛的應用。攪拌摩擦焊過程中機床承受的載荷較大,采用并聯(lián)形式的結(jié)構(gòu)是一種提高機床承載能力和剛度的有效手段。
　　本文所研究摩擦焊機床采用并聯(lián)+串聯(lián)的混聯(lián)結(jié)構(gòu),即采用3-PRS并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)成并聯(lián)主軸頭用于實現(xiàn)主軸的Z軸移動和A、C軸轉(zhuǎn)動,附加X、Y兩軸移動的工作臺。該混聯(lián)結(jié)構(gòu)具有作業(yè)空間大、結(jié)構(gòu)簡單的特點,可以方便的實現(xiàn)五坐標軸運動。本文針對

2、并聯(lián)主軸頭開展了研究,包括3-PRS并聯(lián)機構(gòu)的運動學分析、并聯(lián)主軸頭的結(jié)構(gòu)方案設計和主要零件的有限元分析。
　　首先進行了3-PRS并聯(lián)機構(gòu)的運動學分析。闡述了并聯(lián)機構(gòu)運動學理論基礎,對3-PRS并聯(lián)機構(gòu)進行了自由度分析;研究了該機構(gòu)所受的物理約束,在此基礎上推導了機構(gòu)的逆解計算公式;同時還對該機構(gòu)進行了受力分析,建立了機構(gòu)各驅(qū)動軸以及支撐桿的受力與動平臺所受外力之間的關系式。
　　在運動學分析基礎上,進行了并聯(lián)主軸頭的結(jié)構(gòu)

3、方案設計。根據(jù)機構(gòu)的受力特點和活動范圍要求對并聯(lián)運動頭球面副的構(gòu)成形式進行了選擇;分析了并聯(lián)運動頭基本結(jié)構(gòu)參數(shù)對機構(gòu)受力的影響,并確定了機構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù);結(jié)合機構(gòu)的受力分析,對并聯(lián)運動頭的絲杠、導軌、軸承等主要機械元器件進行了選型計算。
　　最后對并聯(lián)主軸頭主要機械元件進行了有限元分析。對并聯(lián)頭機械機構(gòu)進行了三維建模;進行了結(jié)構(gòu)整體靜強度分析,研究了工作過程中主軸受力對機構(gòu)精度的影響;對動平臺、十字軸支架、十字軸、支撐桿以及外框