并联立式车床的理论及应用研究

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并联机床PMT (Parallel Machine Tool)是上个世纪90年代中期问世的新型制造装备,它是机构学理论、机器人技术和数控技术结合的产物。相对于传统的串联式机床来说,并联机床具有高刚度、高承载能力、高精度以及重量轻、结构简单、标准化程度高等一系列优点,所以它是新一代机床结构的重要发展方向,在许多领域已得到了成功应用,受到国内外学术界的广泛关注。近几年来,少自由度并联机构成为新的研究热点,本文借鉴前人对并联机构的理论研究,对2-PRR型并联机床进行了初步性研究,为该机构的进一步研究和发展奠定了基础,也为少自由度并联机构的研究增添了新的结构形式。在运动学分析中,通过建立运动坐标系,对并联机床进行运动分析。计算2-PRR型并联机床的自由度;设计并联机构的机床组合模型;建立该2-PRR型并联机床的位置、速度、加速度方程。在机构的性能分析中,本文通过雅可比矩阵来计算并联机床的奇异位置,分析机床的奇异特性。结合空间搜索法计算并联机床的工作空间,并分析机床的工作空间特性,利用工作空间综合设计并联机构。通过雅可比矩阵条件数计算并联机床的灵巧性,分析并联机床的运动特性。动力学分析中,首先对机床进行静力学分析,分析并联机床在静止平衡状态的受力情况;其次对并联机床进行动态静力学分析,分析并联机床在动态中平衡状态的受力情况,其力学平衡方程引入惯性力及惯性力矩约束;最后对并联机床进行动力学分析,采用拉格朗日方程建立并联机床动力学微风方程。仿真分析中,利用Matlab-Simulink模块对并联机床进行运动学仿真,采用闭环矢量法建立机床的Simulink模型,得出2-PRR型并联机床的速度,加速度和位移曲线。采用Matlab-SimMechanics模块对并联机床进行动力学逆解求解仿真,通过联立机构模块建立运动模型,得出该2-PRR型并联机床的运动状态和驱动力变化曲线。
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