三轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)控臺(tái)設(shè)計(jì)方法與虛擬樣機(jī)技術(shù).pdf

1、本文密切結(jié)合先進(jìn)制造領(lǐng)域?qū)θD(zhuǎn)動(dòng)數(shù)控臺(tái)的需求，在廣東省自然科學(xué)基金的資助下，系統(tǒng)研究了三轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)控臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、尺度綜合、剛體動(dòng)力學(xué)建模與分析及虛擬樣機(jī)技術(shù)問題。論文取得了如下成果：
　　1.在構(gòu)造三轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)控臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的基礎(chǔ)上，研究運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解分析、奇異位形分析及工作空間分析，采用關(guān)節(jié)逼近的方法對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置正解進(jìn)行求解。進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解過程中，求得加速度逆解模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步得到滑鞍躍度模型。通過對(duì)其姿態(tài)空間進(jìn)行分析，結(jié)果顯

2、示該并聯(lián)機(jī)構(gòu)末端動(dòng)平臺(tái)繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的姿態(tài)能力要大于繞x軸及繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的姿態(tài)能力。
　　2.研究三轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)控臺(tái)的尺度綜合方法。考察三轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)控臺(tái)的靜力傳遞指標(biāo)隨尺度參數(shù)的變化趨勢(shì)，揭示出尺度參數(shù)對(duì)靜力傳遞指標(biāo)的影響，并由此設(shè)定其約束條件，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其在給定姿態(tài)下靜力傳遞性能最優(yōu)。研究結(jié)果表明，通過尺度綜合，在末端動(dòng)平臺(tái)需要單位輸出力矩時(shí)，其驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力矩明顯減小。
　　3.利用虛功原理與連桿雅可比矩陣概念建立了包含電機(jī)

3、轉(zhuǎn)子慣量的三轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)控臺(tái)剛體動(dòng)力學(xué)模型，采用解耦技術(shù)對(duì)其驅(qū)動(dòng)力矩及驅(qū)動(dòng)功率進(jìn)行完全解耦，在給定末端運(yùn)動(dòng)軌跡的情形下，利用數(shù)值積分手段求得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的能量消耗。在建立剛體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步得到該數(shù)控臺(tái)的機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)模型并求得其電機(jī)的q軸電流。
　　4.在計(jì)算機(jī)環(huán)境中采用ADAMS與ANSYS軟件工具，利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)三轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)控臺(tái)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)逆解分析及靜剛度分析，其結(jié)果表明利用此技術(shù)能夠大幅度的縮減數(shù)學(xué)建模工作量，快速得到所需要的各