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C形龙门并联机床总体技术研究

张传旭  
【摘要】:对于由3-(2SPS)并联机构、附加冗余驱动、C型龙门架构建而成的新概念并联机床,本文就相关构型优化、尺度综合、性能评价等总体技术问题开展研究。在满足概念设计的基础上,通过对将并联机床支座不同位置的布置以及安装冗余驱动滑块得出多种构型的并联机床,对这些机床加以深入研究。 首先建立这种3-(2SPS)并联机构的模型,根据其机械结构尺寸得到位置正反解,进而推出机床的雅克比矩阵,依据雅克比矩阵行列式值是否为零判断出机床的奇异位置,并提出利用冗余驱动以及支座偏置解决机床奇异的几种方案。 然后根据并联机床工作空间的约束条件,搜索到机床工作空间各截面上的边界点,最终得出机床工作空间的形状,并比较不同构型下机床的工作空间。 接着考虑到机床受到外力以及外力矩对机床动平台参考点的影响,机床动平台参考点会有微小摆动,所以建立机床六阶雅克比矩阵,进而推出机床的刚度矩阵,给出机床刚度指标,并在此基础之上仿真出机床在各截面上的刚度分布规律,并与冗余机床刚度的分布规律进行比较。 所取得研究成果对于该机床结构设计、动参数匹配具有指导意义,最终获得机床结构的最优布局。


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