新型龍門式五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其基礎(chǔ)理論研究.pdf

1、細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)件在航空航天、鐵路運(yùn)輸、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行高速加工時(shí)機(jī)床應(yīng)滿足的剛度重量比大、響應(yīng)速度快、加工精度高等性能要求，將一種新型的混聯(lián)機(jī)構(gòu)作為混聯(lián)機(jī)床機(jī)械本體，設(shè)計(jì)出一種新型龍門式五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床。其主要內(nèi)容概括如下:
　　進(jìn)行了新型龍門式五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計(jì)。運(yùn)用螺旋理論分析了該機(jī)床實(shí)現(xiàn)3T2R型運(yùn)動(dòng)模式的原理，提出了驅(qū)動(dòng)件的選取方法，分析了機(jī)床機(jī)構(gòu)的奇異性，提出了減少奇異的參數(shù)設(shè)計(jì)

2、條件。
　　進(jìn)行了新型龍門式五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。運(yùn)用矢量代數(shù)法對(duì)機(jī)床進(jìn)行了位置逆解計(jì)算，在已知機(jī)床刀尖點(diǎn)位置和動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)的條件下求得各驅(qū)動(dòng)副的輸入量;運(yùn)用影響系數(shù)法求得機(jī)構(gòu)一階運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)矩陣——Jacobian矩陣和二階影響系數(shù)矩陣——Hessian矩陣。
　　進(jìn)行了新型龍門式五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床動(dòng)力學(xué)分析。運(yùn)用虛功原理基于對(duì)機(jī)床機(jī)構(gòu)整體虛能量的計(jì)算建立此新型龍門式混聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型。給出了一個(gè)數(shù)值算例，用ADAM

3、S仿真求證了此機(jī)床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析模型的正確性。給出了對(duì)一個(gè)細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行鉆孔加工的實(shí)例，得出了鉆孔加工過程中運(yùn)動(dòng)學(xué)及驅(qū)動(dòng)力的變化規(guī)律。
　　進(jìn)行了新型龍門式五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床的2-UPS+2-RPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)靜剛度分析?；谛∽冃委B加原理，分析各桿在其約束力螺旋（包括驅(qū)動(dòng)螺旋）作用下產(chǎn)生的彈性變形，建立支鏈約束力螺旋剛度矩陣。通過動(dòng)平臺(tái)靜力平衡及支鏈變形和動(dòng)平臺(tái)變形間的關(guān)系，建立機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)位姿變化與外載荷關(guān)系，進(jìn)而得到機(jī)構(gòu)的

4、整體柔度、剛度矩陣。得出約束力/矩對(duì)這類少自由度過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度和變形影響很大，且其彈性變形主要產(chǎn)生在約束力/矩軸線方向。
　　對(duì)新型龍門式五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床進(jìn)行了模態(tài)分析。基于ANSYS Workbench軟件對(duì)新型龍門式五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床五種典型位置的模態(tài)進(jìn)行了分析，確定在此位型下的前六階固有頻率及振型，通過振型云圖及振動(dòng)動(dòng)畫分析機(jī)床低階振動(dòng)規(guī)律，確定機(jī)床結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為新型機(jī)床的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。
　　本文設(shè)計(jì)的新型