新型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床機構(gòu)設(shè)計及其基礎(chǔ)理論研究.pdf

1、細(xì)長結(jié)構(gòu)件在航空航天、鐵路運輸、國防工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文針對細(xì)長結(jié)構(gòu)件進(jìn)行高速加工時機床應(yīng)滿足的剛度重量比大、響應(yīng)速度快、加工精度高等性能要求，將一種新型的混聯(lián)機構(gòu)作為混聯(lián)機床機械本體，設(shè)計出一種新型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床。其主要內(nèi)容概括如下:
　　進(jìn)行了新型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床機構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計。運用螺旋理論分析了該機床實現(xiàn)3T2R型運動模式的原理，提出了驅(qū)動件的選取方法，分析了機床機構(gòu)的奇異性，提出了減少奇異的參數(shù)設(shè)計

2、條件。
　　進(jìn)行了新型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床運動學(xué)分析。運用矢量代數(shù)法對機床進(jìn)行了位置逆解計算，在已知機床刀尖點位置和動平臺姿態(tài)的條件下求得各驅(qū)動副的輸入量;運用影響系數(shù)法求得機構(gòu)一階運動影響系數(shù)矩陣——Jacobian矩陣和二階影響系數(shù)矩陣——Hessian矩陣。
　　進(jìn)行了新型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床動力學(xué)分析。運用虛功原理基于對機床機構(gòu)整體虛能量的計算建立此新型龍門式混聯(lián)機床機構(gòu)動力學(xué)模型。給出了一個數(shù)值算例，用ADAM

3、S仿真求證了此機床機構(gòu)運動學(xué)、動力學(xué)分析模型的正確性。給出了對一個細(xì)長結(jié)構(gòu)件進(jìn)行鉆孔加工的實例，得出了鉆孔加工過程中運動學(xué)及驅(qū)動力的變化規(guī)律。
　　進(jìn)行了新型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床的2-UPS+2-RPU并聯(lián)機構(gòu)靜剛度分析?；谛∽冃委B加原理，分析各桿在其約束力螺旋（包括驅(qū)動螺旋）作用下產(chǎn)生的彈性變形，建立支鏈約束力螺旋剛度矩陣。通過動平臺靜力平衡及支鏈變形和動平臺變形間的關(guān)系，建立機構(gòu)的動平臺位姿變化與外載荷關(guān)系，進(jìn)而得到機構(gòu)的

4、整體柔度、剛度矩陣。得出約束力/矩對這類少自由度過約束并聯(lián)機構(gòu)的剛度和變形影響很大，且其彈性變形主要產(chǎn)生在約束力/矩軸線方向。
　　對新型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床進(jìn)行了模態(tài)分析。基于ANSYS Workbench軟件對新型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床五種典型位置的模態(tài)進(jìn)行了分析，確定在此位型下的前六階固有頻率及振型，通過振型云圖及振動動畫分析機床低階振動規(guī)律，確定機床結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為新型機床的優(yōu)化設(shè)計提供參考。
　　本文設(shè)計的新型