收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于CAD变量几何法并联机床加工复杂曲面的关键技术研究

许佳音  
【摘要】: 近几十年来,并联机构成为国际上研究的热点,而其在工业上的重要应用是用作并联机床。并联机床作为一类全新结构的机床,与传统的数控机床形成很强的互补,而对于并联机床加工复杂型曲面中关键技术的研究,属于并联机构学和机床加工工艺领域。随着工业生产的发展,并联机床在实际应用中显得日趋重要,而对于并联机构学领域的基础理论研究方法还有待于进一步完善。本文以CAD变量几何为研究方法,以解决任意并联机床在加工复杂型曲面过程中,其关键机构的运动学、静力学等关键问题为出发点,主要包括以下几个方面: 基于CAD变量几何,建立并联机器人加工复杂轨迹和复杂型曲面的统一模拟机构,用以求解加工过程中,因难以建立复杂曲线和曲面的解析方程,而无法确定的并联机器人各输入驱动参数。以三维移动3-UPRR、新型非对称3-UPU并联机构,以及具有中间驱动分支的新型少腿5自由度3SPS+RRPU并联机床为研究对象,分别以往复直线、螺旋线以及复杂字母曲线为加工轨迹,阐述模拟机构的建立方法,并建立了5自由度3SPS+RRPU并联机床法向加工的模型。 基于CAD变量几何求解并联机构的运动学。将欧拉角引入到CAD变量几何中,以有限差分理论为数学基础,建立求解并联机构位置、姿态、线速度/线加速度、欧拉角速度/角加速度的统一方法。提出一种新型三腿5自由度2SPS+RRPRR并联机床,以其和经典的3/6-SPS型并联机构为研究对象,求解其运动学参数的精确值。为解决并联机床加工复杂曲面过程中的速度、加速度问题奠定了理论基础与研究方法。 基于CAD变量几何,从虚功原理和力/力矩平衡方程两种思路,求解并联机构的驱动力与约束力/力矩。在基于虚功原理的方法中,归纳出三点关键性结论,并给出理论证明,分别以3-RPS和2SPS+2UPU并联机构为例,阐述基于虚功原理的求解方法;分别以只含有约束力的对称3UPUⅠ型、只含有约束力矩的非对称3UPUⅡ型并联机构为例,阐述基于力/力矩平衡方程的求解方法。为求解并联机床加工复杂曲面过程中的驱动力问题奠定了研究方法。 综合上述所有的研究方法并基于CAD变量几何,求解并联机床法向加工任意复杂曲面过程中的速度、加速度、驱动力等关键问题。对于难以建立解析方程的空间复杂型自由曲面,以新型5自由度4SPS+SPR并联机床为研究对象,构造其法向加工的模拟加工系统,根据预定的轨迹和加工速度要求,预先求解出整个加工过程所需的各驱动输入参数,以及驱动杆和末端平台的速度、加速度变化参数,确定加工中的奇异位形或速度、加速度突变的位置,通过修改运动学参数,避免这些问题的出现,保证加工质量;并分析了两种轨迹下驱动力的变化情况,用以选择合适的加工路径。 对5自由度4SPS+SPR并联机床建立了解析模型。推导求解其位移、速度、加速度及驱动力/约束力的解析方程,得到其含有约束力在内的6×6 Jacobian矩阵及Hessian矩阵。研究该并联机床位置正解的封闭解,提出5自由度并联机构具有56组正解,并与CAD变量几何法求得的位置正解相互验证。 基于CAD变量几何法和现有可重组实验台,调试出一系列具有中间约束分支的新型3自由度2SPS+UPU/SP并联机构。通过对其自由度性质的分析,得出该系列并联机构随运动副布置方向的不同具有3转和2转1移的自由度,建立该系列并联机构运动学和静力学的统一方程式。以具有2转1移自由度的构型为基础,基于模块化并联机构试验平台,开发新型并联样机,基于该样机的控制系统和Windows平台的控制软件,通过CAD变量几何法进行数据的采集,使并联样机末端实现预定轨迹的描绘,用以验证CAD变量几何法研究并联机床以及并联机构的正确性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘斌,阮建兴,张林鍹;二维变量化设计求解方法综述[J];机械科学与技术;1999年05期
2 熊勇刚,吴吉平,赵异波;机械CAD参数化设计技术[J];机械科学与技术;1999年06期
3 熊勇刚,吴吉平;包装机械CAD参数化设计技术[J];株洲工学院学报;2000年03期
4 钟昌勤,谢秋波,谭柏珠,刘永红;GT的变参数电机模具CAD系统研究与应用[J];成组技术与生产现代化;1994年04期
5 朱国良;计算机回归分析在新品研制和生产实践中的应用(Ⅰ)[J];低压电器;1995年04期
6 李占才,刘春燕;AutoCAD三维图形剖切功能的实现[J];计算机应用与软件;1996年01期
7 王兆辉,李明宇;计算机辅助夹具编码系统设计[J];机械制造;1997年06期
8 孙林夫;工程智能化CAD系统设计[J];计算机应用;1998年05期
9 王立东,阮雪榆;双金属板材拉延成形的计算机辅助设计[J];计算机辅助工程;1998年03期
10 张国海;广东CAD技术的应用与发展[J];现代计算机;1998年09期
11 李义连;利用OpenGL进行CAD三维图形消隐处理[J];电脑编程技巧与维护;1998年11期
12 李平,童时中;CAD软件二次开发研究[J];电子工程师;1999年04期
13 王剑,滕军锋,苗卫东;用Euclid、Wavefront和Premiere结合制作三维动画的过程[J];计算机辅助设计与制造;1999年06期
14 张华,张礼达;流体机械及工程CAD的数据库设计与实现[J];四川工业学院学报;1999年02期
15 邓中明;CAD中全屏幕数据编辑的C程序设计[J];现代计算机;1999年06期
16 项阳,葛修润;内嵌CAD的面向对象有限元系统的研究与实现[J];计算机应用;2000年09期
17 吕新桥,张彩缤,常明,朱林;简支梁上部结构智能化、参数化设计系统SBCAD[J];计算机应用;2000年S1期
18 王能建,邱长华,张家泰,薛开;标准件库和应用系统设计研究[J];哈尔滨工程大学学报;2000年04期
19 于霖冲,焦俊婷,林之青;NURBS自由曲面造型的应用研究[J];现代计算机;2000年11期
20 孙鹏文;织物结构CAD软件系统的开发与实践[J];内蒙古工业大学学报(自然科学版);2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张建莉;许普林;;浅谈用CAD技术进行旧图纸的转换[A];1999年晋冀鲁豫鄂蒙六省区机械工程学会学术研讨会论文集(河南分册)[C];1999年
2 闫海涛;岳全贵;詹才平;;基于VBA的地质勘察CAD软件开发[A];中国公路学会计算机应用分会2010年学术年会论文集[C];2010年
3 徐文杰;胡瑞林;李厚恩;李新华;李壮举;;CAD软件在工程地质三维建模中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年
4 张洪顺;;浅析CAD技术在汽车现代设计方面的应用[A];第四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2007年
5 杨安;葛胜锦;潘长平;洪小锋;;基于中望CAD平台的二次开发技术[A];中国公路学会计算机应用分会2010年学术年会论文集[C];2010年
6 王书文;;螺旋型螺旋体的CAD造型[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
7 陈勇刚;;柳海煤矿副井续建凿井布置方案及CAD软件的运用[A];安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2010)[C];2010年
8 冯佰威;刘祖源;常海超;程细得;聂剑宁;;船舶CAD/CFD一体化设计过程集成技术研究[A];中国造船工程学会2009年优秀学术论文集[C];2010年
9 徐洁磐;王银根;;知识库在CAD中应用的探索[A];第十一届全国数据库学术会议论文集[C];1993年
10 鲍剑洋;刘方鑫;;基于知识的CAD系统的数据库和知识库的建立[A];第九届全国数据库学术会议论文集(下)[C];1990年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许佳音;基于CAD变量几何法并联机床加工复杂曲面的关键技术研究[D];燕山大学;2010年
2 王卫辰;面向快速成形的三维CAD模型直接分层方法研究[D];中国矿业大学;2010年
3 樊臻;彩色像景智能CAD关键技术研究[D];浙江大学;2008年
4 沈莞蔷;CAD中变次数B样条的理论及其应用研究[D];浙江大学;2010年
5 胡权;微波管电子光学系统数值模拟及CAD技术研究[D];电子科技大学;2011年
6 晋民杰;矿井提升机的设计理论及CAD系统研究[D];太原理工大学;2010年
7 胡玉禄;行波管注波互作用基础理论与CAD技术研究[D];电子科技大学;2011年
8 王颋;面向CAD设计模型的计算多体动力学虚拟原型[D];西南交通大学;2006年
9 袁泉;生物瓣膜瓣叶性能优化及瓣架成型加工方法研究[D];山东大学;2008年
10 孙长乐;某型号产品协同设计系统构建及支持技术研究[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王军;钣金展开CAD图形代码处理技术[D];西安电子科技大学;2010年
2 段晓霞;规范化的发动机主要零部件CAD系统开发研究及应用[D];中北大学;2011年
3 梁长记;注塑模具CAD脱模系统的研究与开发[D];山东大学;2010年
4 赵德金;基于Pro/E的齿轮CAD系统的研究与开发[D];延边大学;2010年
5 李静芳;参数曲线曲面在服装CAD中的造型研究[D];浙江理工大学;2010年
6 张秀平;Pro/E环境下钻削类组合机床主轴箱CAD系统的研究[D];河北农业大学;2011年
7 宋立爽;基于UG的同步带传动CAD系统的研究[D];河北农业大学;2010年
8 屈名胜;常用机械传动零部件CAD系统设计[D];西北农林科技大学;2010年
9 姚立民;面向广域网络的桥式起重机参数化CAD/CAE一体化系统研究与应用[D];中北大学;2011年
10 杨冬营;铁路中间站平纵横集成式CAD系统研究[D];西南交通大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 林山;中望3D2011版拉开三维CAD高性价比序幕[N];中国新闻出版报;2011年
2 记者 曹开彬报道;我国CAD去年产值达到9亿元[N];中国计算机报;2001年
3 徐伟;国产CAD软件可比肩国际一流[N];江苏科技报;2008年
4 本报记者 谢桂珍;浩辰CAD2009全球发布[N];机电商报;2009年
5 高晰冰;浩辰CAD签约徐工集团 工程机械信息化刮起“中国风”[N];机电商报;2009年
6 木雪;中望收购美国CAD软件致力研发三维设计[N];中国建设报;2010年
7 ;苏州浩辰CAD协同解决方案[N];中国计算机报;2010年
8 ;上海利驰:深耕CAD行业应用[N];中国计算机报;2009年
9 本报记者 徐恒;CAD:深度集成加速 向PLM转型[N];中国电子报;2008年
10 徐恒;国内CAD企业应寻求三维突破[N];中国电子报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978