5-UPS/PRPU并联机床的动态特性分析

【摘要】：随着科技的进步,现代机床向高刚度、高速度、高精密、轻量化方向发展,其构件的弹性变形所引起的误差已不容忽视,单纯的刚体动力学分析已不能满足现代工业的要求。因此以弹性体为分析对象的动态特性分析成为机床研究中的一个重要分支。动态特性是评价机床性能的重要的指标,动态特性的指标也是结构优化的参考依据,因而动态特性在并联机床研究中占有重要的地位。 本文以5-UPS/PRPU并联机床为研究对象,用D-H法对PRPU分支的运动学特性做了简要分析,求解了机床的运动学反解。运用拉格朗日方程建立了机床的刚体动力学数学模型。 参照并联机床结构,通过适当的简化和等效处理,利用ANSYS软件建立并联机床的三维空间几何模型。用三维实体单元对机床几何模型进行离散化处理,通过定义合理的运动副来描述机床各部件的相对运动,从而得到一种有效的并联机床有限元模型。 以有限元理论为依据对5-UPS/PRPU并联机床的有限元模型进行模态分析,求得并联机床的固有频率和固有振型。针对计算结果进行分析说明,找出机床结构的薄弱环节,总结了机床的动态特性。 采用实验模态分析理论,用锤击试验的方法获取并联机床的低阶频率和主振型,对测试和计算中的影响因素进行了详细分析。将动态测试结果与仿真计算结果分析对比,从而验证有限元模型的有效性。