[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)精品] 立式并聯(lián)機(jī)床的理論及應(yīng)用研究.doc

-1-分類號(hào)密級(jí)UDC學(xué)位論文立式并聯(lián)機(jī)床的理論及應(yīng)用研究作者姓名：指導(dǎo)教師：副教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：學(xué)科類別：工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論論文提交日期：論文答辯日期：學(xué)位授予日期：答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：2009年6月-2-立式并聯(lián)機(jī)床的理論及應(yīng)用研究摘要并聯(lián)機(jī)床PMT（ParallelMachineTool）是上個(gè)世紀(jì)90年代中期問世的新型制造裝備，它是機(jī)構(gòu)學(xué)理論、機(jī)器人技術(shù)和數(shù)控技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。相對(duì)于傳統(tǒng)的串聯(lián)式機(jī)床來說，并聯(lián)機(jī)床具有高剛度、高承載能力、高精度以及重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以它是新一代機(jī)床結(jié)構(gòu)的重要發(fā)展方向，在許多領(lǐng)域已得到了成功應(yīng)用，受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。近幾年來，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)成為新的研究熱點(diǎn)，本文在總結(jié)前人對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)理論研究的基礎(chǔ)上，對(duì)2-PRR型并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行了初步性研究，為該機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步研究和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也為少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究增添了新的結(jié)構(gòu)形式。在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析中，通過建立運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，對(duì)并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。該2-PRR型并聯(lián)機(jī)床為平面兩自由度機(jī)構(gòu)，在xoy平面內(nèi)移動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，組合能力強(qiáng)。建立并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置、速度、加速度方程。機(jī)構(gòu)的性能分析中，本文通過計(jì)算雅可比矩陣來分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)的奇異位置；分析并聯(lián)機(jī)床的工作空間，并結(jié)合工作空間綜合設(shè)計(jì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)；計(jì)算雅可比矩陣條件數(shù)，分析并聯(lián)機(jī)床的靈巧性。動(dòng)力學(xué)分析中，首先對(duì)機(jī)床進(jìn)行靜力學(xué)分析，分析并聯(lián)機(jī)床在靜止平衡狀態(tài)的受力情況。其次對(duì)并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行動(dòng)靜力學(xué)分析，分析并聯(lián)機(jī)床在動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)的受力情況，其力學(xué)平衡方程加入慣性力及慣性力矩約束。最后對(duì)并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，采用拉格朗日方程建立并聯(lián)機(jī)床動(dòng)力學(xué)方程。仿真分析中，利用Matlab-Simulink模塊對(duì)并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，得出2-PRR型并聯(lián)機(jī)床的速度，加速度和位移曲線；采用Matlab-SimMechanics模塊對(duì)并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行動(dòng)力學(xué)逆解求解仿真，得出該2-PRR型并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)力變化曲線。關(guān)鍵詞：并聯(lián)機(jī)床；雅可比矩陣；性能分析；仿真-3-ThetheoryandappliedresearchofverticalparallelMachinetollAbstractParallelMachineTool(PMT)isanewkindofmanufactureequipmentcameforthinthemiddleof90s.Itcombinesmechanicstheory,robottechniqueandnumericaltechnique.Comparedwithconventionalseriesmachinetool,PMTishighrigidity,highload-bearingability,highprecision,lowweight,simplemechanism,lowmanufacturingcost,highstandardization,andsoon.So,itsanimportantdevelopingdirectionofnewmachinetoolmechanism,andithasbeenusedsuccessfullyinmanyfields,whichisattachedmuchimportancetobyresearchersinandout.Thisfewyears,fewdegreeoffreedomPMTisbecomingthenewresearchdirection.Inthispaper,Asummaryofprevioustheoreticalresearchontheparallelmechanism.the2-PRR-typeparallelmachinetooltocarryoutapreliminarystudyoftheinstitutions,whichforfurtherresearchandlaidthefoundationfordevelopment,aswellasaddsthenewformofless-DOFParallelMechanism.Inthekinematicanalysis.Throughtheestablishmentofcoordinatesystemtoanalysisoftheparallelmachinetool.The2-PRR-typeparallelmachinetoolwithtwodegreesoffreedom,inx-yplanemovement,simplestructure,acombinationofgoodcapacity.Theestablishmentofthelocation,velocityandaccelerationequationsofparallelinstitutions.Intheperformanceanalysisofinstitutions,Inthispaper,bycalculatingtheJacobianmatrixtoanalyzethesingularpositionoftheparallelmechanism.Analysisoftheparallelmachinetoolworkingspaceandcombinewiththeworkingspaceintegratedtodesigntheparallelmechanism.CalculationofJacobianmatrixconditionnumbertoanalysistheparallelmachinetooldexterity.Inthekineticanalysis,thefirsttocarryoutstaticanalysis,Analysisofparallelmachinetoolinthestaticequilibriumofforces.Secondtocarryoutdynamicandstaticmechanicalanalysisonparallelmachinetool,Analysisparallelmachinetoolinastateofdynamicequilibriumofforces,addingtheinertialforceandmomentofinertiaconstraintsinthe-4-mechanicalforcebalanceequation.Finally,dynamicanalysisofparallelmachinetool,theusedoftheLagrangesequationtoestablishthedynamicequationsofparallelmachines.Inthesimulationanalysis,theuseofMatlab-Simulinkmoduletocarryoutkinematicssimulationoftheparallelmachinetool,derivedoutthespeed,accelerationanddisplacementcurveof2-PRR-typeparallelmachinetool.theuseofMatlab-SimMechanicsmoduletosolvetheinversedynamicssimulationofp