虛擬軸機床非線性動力學(xué)的正問題和逆問題.pdf

1、該文結(jié)合國家重點基礎(chǔ)研究基金資助項目(973項目):數(shù)學(xué)機械化與自動推理平臺項目—機構(gòu)學(xué)及數(shù)控技術(shù)中的數(shù)學(xué)機械化方法,和清華大學(xué)機械工程學(xué)院基金資助項目:并聯(lián)機構(gòu)非線性動力學(xué)特性及其關(guān)鍵技術(shù),主要以清華大學(xué)和齊齊哈爾第二機床廠聯(lián)合開發(fā)的一種新型混聯(lián)虛擬軸機床為背景,對其進(jìn)行了動力學(xué)分析;同時對虛擬軸機床中的6-SPS型Stewart平臺進(jìn)行了動力學(xué)建模的研究.主要內(nèi)容如下:1.將遞推牛頓-歐拉動力學(xué)算法推廣到更一般情況.給出了運動底座串

2、聯(lián)機器人的遞推牛頓-歐拉動力學(xué)算法的兩種形式.一種是不考慮連桿重力的,一種是考慮連桿重力的.得到并應(yīng)用數(shù)學(xué)方法證明了這兩種算法之間的關(guān)系:后一種算法可以由前一種算法通過改動補始值得到.將這種通過改動初始值的算法運用到新型混聯(lián)機床的動力學(xué)分析上,結(jié)果表明該算法具有較好的計算效率.2.從兩個不同角度,建立了端銑刀動態(tài)銑削力/力矩的兩個模型.并對其中一個不需重新標(biāo)定的模型,取不同的銑削參數(shù)給出了動態(tài)銑削力和力矩的仿真.3.對混聯(lián)機床進(jìn)行了正、

3、反運動學(xué)分析,得到其位置、速度、加速度的解析解.4.將混聯(lián)機床看作是由串聯(lián)結(jié)構(gòu)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的.運用牛頓-歐拉方法,分別建立了并聯(lián)結(jié)構(gòu)各個分離體的牛頓-歐拉動力學(xué)方程;運用推廣的遞推牛頓-歐拉動力學(xué)算法,給出了串聯(lián)結(jié)構(gòu)的動力學(xué)方程.通過使用消元技巧,得到了整個機構(gòu)的封閉形式的動力學(xué)逆問題公式.通過仿真得到如下結(jié)論:動平臺運動所需的滑塊驅(qū)動力,與動平臺相對機床的對稱面做其對稱運動所需的另一滑塊的驅(qū)動力對應(yīng)相等.考慮銑削過程,對動力學(xué)逆問題

4、公式進(jìn)行了仿真.研究了銑削參數(shù)的變化對驅(qū)動力的影響.5.從逆動力學(xué)公式出發(fā),建立了動力學(xué)正問題模型.針對兩種情況進(jìn)行了正動力學(xué)仿真研究:一種是不考慮銑削過程,一種是考慮銑削過程.6.建立了混聯(lián)機床的振動模型,仿真研究了不同的銑削參數(shù)對振動特性的影響.相軌圖表明振動呈現(xiàn)混沌特性.7.運用圖論方法,建立了6-SPS型Stewart平臺的動力學(xué)方程.首先構(gòu)成樹形結(jié)構(gòu),并畫出了系統(tǒng)的有向圖.其次給出了關(guān)聯(lián)矩陣、通路矩陣、轉(zhuǎn)軸矩陣、滑移軸矩陣等量