復雜曲面并聯(lián)變胞切割機構的原理及奇異位形研究.pdf

1、在曲面船體表面上進行大徑復雜孔的切割加工一直是我國船舶制造業(yè)關鍵的技術難題，其不僅需要末端割炬在空間中完成變姿態(tài)、變軌跡的復雜運動，并且在一個工作周期中需要不同結構的切割機構來完成大徑孔直口和坡口的切割任務。因此，如何實現(xiàn)切割機構在切割加工中呈現(xiàn)不同的構型，并且能夠高質量、高效率地完成曲面上大徑孔的切割任務，對于我國船舶制造業(yè)技術水平的提高具有很高的學術和應用價值。
　　本文首先根據(jù)傳統(tǒng)的球鉸運動副，基于變胞原理，設計了帶有四種不

2、同構型的新型的變胞運動副，并利用該運動副進行并聯(lián)變胞切割機構的原理結構設計。應用旋量理論得到源構態(tài)支鏈和子構態(tài)支鏈上各個運動軸線的運動旋量，根據(jù)約束旋量系理論分析末端動平臺的自由度和能夠實現(xiàn)的空間運動，在此基礎上研究機構動平臺上的連續(xù)運動轉軸和輸入選取的合理性。
　　根據(jù)并聯(lián)變胞切割機構源構態(tài)構型和子構態(tài)構型的幾何特點，應用指數(shù)積公式分別計算末端動平臺質心坐標系的位姿，建立機構的運動學位置約束方程。利用 Sylvester結式消元

3、法對源構態(tài)運動學位置方程進行化簡，最后完成源構態(tài)構型和子構態(tài)構型的位置正逆解研究，并利用MATLAB軟件進行數(shù)值算例驗證。
　　將并聯(lián)變胞切割機構的運動學位置約束方程對時間求導，進而求得機構的速度雅克比矩陣。分不同情況進行分析得到機構處于奇異位形時的條件，得到機構發(fā)生奇異時末端動平臺質心坐標系的位置與姿態(tài)角的關系，為后續(xù)機構的運動分岔特性研究和奇異規(guī)避奠定理論基礎。
　　設置初始的割槍末端的運動參數(shù)與時間的關系，根據(jù)機構的運