并联机床的研究与技术进展

并联机床的研究与技术进展

一、并联机床的研究与技术进展(论文文献综述)

张航菲[1](2020)在《全自由度可重构并联机床尺度综合和轨迹规划》文中认为基于传统的Stewart并联平台,将机器人技术和机床技术相结合,得到了一类新型可重构并联机床,该机床机构具有6个自由度,定平台和动平台由3条结构相同的支链连接,每条支链由2个运动连杆构成,支链连杆之间通过移动副和转动副构成的复合铰链连接。此型并联机床机构可实现3-UPS、2-UPS-URS、2-URS-UPS和3-URS构型之间的灵活转换,具有刚重比大、响应快、工作空间较大、灵活度较高、适应性较强等特点。本文以该型全自由度可重构并联机床为研究对象,主要对该型机床机构进行尺度综合和轨迹规划的研究,论文内容分为以下部分:首先,介绍了本文课题背景,简要叙述了国内外并联机床的发展历史及现状,综述了与本课题相关的工作空间、尺度综合和轨迹规划技术的发展。其次,本文对课题组在该型并联机床机构构型分析、自由度分析、位置逆解等方面研究得到的成果进行了说明,在此基础上,采用运动影响系数法,进一步对该机床机构的运动速度性能进行了分析,得到该机床机构的速度雅可比表达式,为后续研究该机床机构的尺度综合和轨迹规划问题提供理论依据。然后,对该型机床机构进行尺度综合研究。以机构位姿逆解为理论基础,考虑影响并联机床工作空间的支链连杆杆长因素、运动副因素和支链连杆径向尺度因素,按照机构位姿变换过程,建立了反映机床刀具刀位点的数学模型,得到了该机床支链连杆尺度与工作空间之间的数学关系,并探讨支链连杆在相应数量关系下,支链连杆尺度变化对机床机构工作空间的影响,通过极坐标搜索法建立该机床机构工作空间求解方程,计算相应工作空间大小。最后,对全自由度可重构并联机床机构运动进行轨迹规划。根据尺度综合得到的结果,选取具有最佳工作空间的机床,按照相应尺度建立并联机床模型。在轨迹规划中,以机床刀具刀位点作为轨迹参考点,通过位姿逆解求解得刀位点对应的各驱动器角位移,采用五次多项式插值法对角位移进行插值拟合,得到相应的插值函数,将其作为各驱动器的输入以实现轨迹规划,并做了算例分析。

黄慕华[2](2019)在《新型可重构机构式并联机床的设计与动力学分析》文中指出新型可重构机构式并联机床是以新型六自由度可重构并联机构为基础构成的并联机床,具有6个自由度,定平台和动平台之间只有三条支链,这大大减少了支链之间的干涉。相比较于传统2的串联机床和一般的并联机床,新型可重构机构式并联机床除了具有良好承载能力,良好的刚度外,其工作空间相对而言更大,动态性能更好,灵活度高,适应性更强。新型可重构机构式并联机床具有可重构的特点,其并联平台的三条支链均可实现移动副和转动副之间的灵活转换,从而实现各种构型,以适应不同的工作环境。本文以新型可重构机构式并联机床为研究对象,对其进行运动学和动力学研究。首先以新型六自由度可重构并联机构为基础设计了一种新型可重构机构式并联机床,该并联机床具有3-UPS、2-UPS-URS、2-URS-UPS和3-URS四个构型,本文运用D-H参数法对并联机床进行了运动学反解分析,得到了该并联机床的位置反解方程,并进行了数值仿真计算,为后面进行工作空间分析和动力学分析奠定基础。然后在运动学反解分析的基础上,分析并联机床的各个约束条件,运用极坐标搜索法对新型可重构机构式并联机床进行各个构型下的工作空间的对比分析,为该并联机床能够实现工程应用提供一定的理论基础。其次还运用矢量法对新型可重构机构式并联机床进行了速度和加速度分析,在此基础上对该并联机床进行了动力学分析,运用拉格朗日方程法构建了该并联机床的动力学方程,并进行了动力学数值仿真分析,为对该并联机床做进一步的研究提供理论基础。最后对新型可重构机构式并联机床进行动力学虚拟仿真分析,将虚拟仿真分析与数值仿真分析的结果进行对比,对动力学数值分析进行了求证。

代文宾[3](2019)在《面向小刀具加工行业的并联机床机械结构设计与分析》文中研究表明小刀具加工广泛应用于电子、模具、电极、艺术品等行业,随着各行业对加工要求的提高,传统小刀具机床面临切削力不足、刚性差、效率低等问题,而这正是并联机构的优势。小刀具加工行业加工对象尺寸一般偏小,因而并联机床运动空间小的劣势并不明显。因此并联机床与小刀具加工具有互补性,二者结合能最大限度发挥机床价值。本课题的研究目标是设计一款应用于小刀具加工行业的并联机床,根据加工要求和并联机床优缺点,研究机床布局,优选出典型且实用构型,进行设计,并对其进行运动学和性能分析。首先以典型小刀具加工零件为例,进行加工工艺分析,了解其对机床的运动和加工需求,并参考国内外主流设备加工能力,确定本研究对象的各项参数,明确设计目标。然后根据加工需求,对机床各轴分配模式优缺点进行分析和研究,选择最优的机床布局,并结合并联机床特点,选择、优化构型。根据设计目标和各构件几何关系,初步选定结构参数,并完成结构设计。接着对机床进行性能分析,求解其位置正逆解、速度雅可比矩阵,分析机构各参数对工作空间、速度传递性能、力学传递性能的影响,并以此进行初步尺寸设计。利用弹性力学和虚功原理理论,建立刚度模型,对机构进行静刚度分析,得到机构在工作空间中的刚度分布,研究结构几何参数对机床刚度的影响规律。以最大工作空间和最大刚度为设计目标,对机床各部件进行优化设计。最后利用Solidworks软件建立三维模型,并导入到仿真软件Adams中,进行虚拟样机分析。为验证模型建立的正确性,同时进行Adams与Matlab仿真,并将二者结果进行对比和验证。将典型加工工艺进行分类,用虚拟样机对各种加工工艺进行路径规划和模拟加工,以此对机床的运动平稳性和驱动受力进行分析,并与普通机床进行对比,验证性能提升情况。

许建伟[4](2015)在《3-PRS并联机床的运动学及控制系统的研究》文中指出随着数控机床技术的发展,并联机床作为一种新型机床已经应用于许多重要领域。并联机床又称虚拟轴机床。并联机床是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的,是并联机器人机构与机床结合的产物。鉴于实际应用的需要,少自由度并联机构一度成为研究热点。而对3-PRS并联机床的研究在少自由度并联机构中具有代表意义,且其结构刚度高,响应速度快,三杆并联驱动,利于实时控制,已经在实际生产中得到了应用。本文以3-PRS并联机床为研究对象,进行了运动学及控制系统方面的研究。具体内容包括:(1)本文首先介绍了课题的研究背景,对并联机床的应用现状及发展趋势进行了简要的总结。(2)对3-PRS并联机床进行了运动学分析,建立了 3-PRS并联机床的几何模型,计算出了 3-PRS并联机构的自由度并对位姿矩阵进行了分析,得出了 3-PRS并联机床驱动杆长的计算公式。(3)对并联机床运动学标定方法及其研究现状进行了分析总结。阐述了并联机床的加工误差源,对并联机床的运动学标定研究提出了几点建议,以3-PRS并联机床为研究对象,给出了标定步骤。(4)对3-PRS并联机床进行了硬件系统设计,设计了一种基于“PC+运动控制卡”的开放式控制系统方案,研究了 PCI-1243U运动控制卡的功能以及伺服电机、伺服驱动器的连接方法;对3-PRS并联机床的软件系统进行设计。系统采用Microsoft Visual Basic编写人机界面,调用控制卡中的运动函数库,产生脉冲和方向信号控制电机转向和转速,从而实现对并联机床的控制。

张思崇[5](2014)在《大型船用螺旋桨加工混联设备及并联机构关键技术研究》文中研究指明传统串联机床在加工螺旋桨等复杂曲面零件时捉襟见肘,并联机床是其有益补充,而混联机床则是并联机床的进一步发展。混联机床结合了两者的主要优点,具有刚度高、承载能力强、工作空间大、可重组性强等特点,是一种很有应用前景的多坐标数控机床形式。本文通过借鉴BJ-04-02(A)型交叉杆并联机床的支链构成形式以及应用比较成功的串联机床形式,设计了一种适于大型船用螺旋桨加工的混联设备,并对该交叉杆并联机床的位置正反解、速度、加速度、奇异性、工作空间、灵巧度以及机床结构参数优化等方面进行了研究,而且运用虚拟样机技术对其进行仿真分析。首先,针对串联机床和并联机床的不足,借鉴两者的优点,通过构型综合,设计了一种大型船用螺旋桨加工混联设备。该设备可以一次装夹就完成整个螺旋桨的加工,避免重复定位误差,提高加工效率和精度。其次,采用四元素和广义逆法对交叉杆型6-UPS并联机床的运动学正解进行了研究,并且通过构造12个恒等式采用降次消元法对其一般形式的6-UPS并联机构的位置正解也做了研究。然后,在运动学反解的基础上,采用Gosselin提出的并联机构的末端执行器三点法推导了BJ-04-02(A)型并联机床量纲一致性的新型雅克比矩阵,基于旋量理论研究了该机床的自由度、速度、加速度及奇异位形等运动性能。接着,采用三维搜索的方法得到了交叉杆并联机床的工作空间形状并分析了铰链转角对工作空间的影响,基于新型雅克比矩阵获得了机床工作全域灵巧度指数分布,探究了机床的各结构参数对其工作空间和灵巧度的影响规律,基于工作空间和全域灵巧度指标对机床进行了结构参数优化设计,工作空间增加了0.40倍,全域灵巧度指数提高了0.26倍,达到了预期目标。最后,依据物理样机通过UG建立了相应的虚拟样机,将其导入到ADAMS中经过修饰处理、添加约束、施加驱动后进行运动仿真分析,得到位置正反解、电机驱动函数、铰链转角变化范围、驱动关节速度到末端执行器速度的映射关系以及驱动关节和被动关节受力情况等。

陈小岗[6](2013)在《交叉杆式6轴并联机床误差及刚度特性研究》文中提出本文针对交叉杆式6自由度并联机床(BJ-04-02(A))的误差及刚度特性问题,考虑误差、刚度与刀具平台所处位姿的相关性,从运动学位置反解分析、工作空间(位置空间、姿态空间)分析、铰链间隙与刀具平台位姿误差的传递映射关系、静刚度的分布特性、基于刚体动力学的连杆驱动力分析五个方面开展相关研究。本文主要完成了以下几方面的工作:基于螺旋理论,利用指数式正向位置映射模型,进行BJ-04-02(A)并联机床的完整位置反解分析,推导所有主动移动及被动转动关节变量的解析表达式。利用虚拟三维装配模型,使刀具平台处于参考位姿,获取各关节的运动螺旋,分别建立各支链上关节变量与刀具平台位姿量间的指数式映射表达式。基于Paden-Kahan子问题,导出该机床的完整位置反解表达式,计算由参考位姿运动至任意给定位姿时所有36个关节变量。对四类典型轨迹下关节变量的变化规律进行计算及分析。考虑驱动杆伸缩行程、转动副转角范围、交叉杆之间几何干涉三种约束条件,对BJ-04-02(A)并联机床的工作空间进行分析。首先计算参考姿态下的所有可达位置点,然后计算各点处刀具平台的最大全域可偏角,并据此获取对应于不同偏摆角度的位置空间。针对参考姿态及不同的最大全域可偏角,分别计算球体形状、圆柱体形状、长方体形状的推荐工作空间。基于欧拉坐标系与惯性系间的变换关系,将基于欧拉角(进动、章动、自旋)的旋转变换与基于绕惯性系三个坐标轴(可等效为绕空间轴转动)的旋转变换相结合,建立含位姿量的误差映射关系式和刚度矩阵。在推导铰链间隙与刀具平台位姿误差的传递映射关系时,用欧拉角描述理想状态下的位姿,用绕空间轴转动描述间隙引起的位姿变化,并将铰链间隙折算为杆长变化量。在推导刚度矩阵时,用欧拉角描述无载荷作用下的位姿,用绕空间轴转动描述载荷作用引起的位姿变化。计算并分析工作空间内误差、刚度的分布特性,包括:在某一层内的分布特性、随层的z坐标的变化特性、随刀具平台偏摆方向的变化特性、随刀具平台偏摆角度的变化特性。基于牛顿-欧拉法,对BJ-04-02(A)并联机床进行刚体动力学分析,推导连杆驱动力的解析表达式。对典型运动轨迹下驱动力的变化规律进行分析,结合切削力测试试验,获取切削力对驱动力的影响。在BJ-04-02(A)并联机床上进行加工误差测试,并与理论分析结果进行对比分析,验证理论模型的正确性。

尹红梅[7](2013)在《3-RPS并联机床运动学分析》文中研究说明随着数控机床技术的发展,并联机床作为一种新型机床已经应用于许多重要领域。鉴于实际应用的需要,少自由度并联机床一度成为研究热点。3-RPS并联机床具有结构刚度高,响应速度快,三杆并联驱动,利于实时控制等优点,在少自由度并联机床中具有代表意义。运动学分析是机构分析的重要组成部分,是机构动力学分析、控制分析、误差分析等环节的重要基础。本课题针对先进制造与自动化研究所自主研制的3-RPS并联机床进行运动学分析,提供前期的运动性能评估,并为后续控制提供依据。首先建立了3-RPS并联机床的运动学模型,分析机构的自由度与独立位姿参数;采用两种方法分析运动学逆解,并在第二种逆解分析法的基础上分析位置正解;在逆解模型的基础上借助MATLAB编程搜索得到工作空间,并编程得到工作空间的体积,进一步得到该机构的应用范围。其次详细分析了3-RPS并联机床雅可比矩阵的求解方法,并指出用现有雅可比矩阵分析方法分析并联机床的运动性能的局限性。在前人的基础上,对矢量构造法加以改进,得到的雅可比矩阵能较为科学地进行灵巧度与奇异性评价。然后借助雅可比矩阵,针对工作空间的特点进行灵巧度与奇异性分析,并且结合机床的工作空间特点与灵巧度指标分析了机构的运动性能,为更科学地评价该机构的运动性能提供依据。最后借助SimMechanics对3-RPS并联机床进行三维实体仿真,实时观察机构的响应速度,验证对工作空间和灵巧度分析的正确性,为后续轨迹规划与结构优化提供依据。

杨浩[8](2012)在《二自由度并联机床结构性能分析》文中认为并联机床,又称并联结构机床、虚拟轴机床,是现代数控技术和并联机器人技术相结合的产物。它是用来加工复杂曲面、加工复杂零件用的。随着工业的迅速发展,各行各业都在应用着机床进行加工作业,可能人们为了追求能够一次性加工出复杂零件,对加工产品精度要求的不断提高等等,这使得对于并联机床的研究成为了当前的热门与趋势,也使得它应用的越来越广泛,技术越来越成熟。本课题以东北大学先进制造研究所的一台两自由度并联机床为研究对象,运用ANSYS软件对并联机床的机械结构做有限元分析,应用ADAMS软件对并联机床做运动学和动力学分析。并联机床主要由并联机构、主轴以及床身几部分组成。本文主要应用Solidworks2010三维软件对并联机床进行实体建模,导入到ANSYS软件进行有限元分析,导入到ADAMS软件对并联机床做运动学及动力学分析,主要内容包括以下方面:(1)研究并联机床的总体结构特点,对并联机床各部件的结构进行细化设计,并建立了机床实体模型。(2)利用有限元软件ANSYS12.0Workbench对机床的关键部件——并联机构的静力学分析,得出并联机构承受切削力情况下的应力分布及应变变化规律,为进一步结构的优化提供重要依据。(3)利用有限元软件分析了机床整机和主轴的动态特性,分析得出了机床整机和主轴的振动特性,为机床设计过程中机床结构的优化提供重要依据。(4)利用ADAMS软件分析研究了并联机床的运动学特性,对机床进行运动学求解,得出机床并联机构的运动变化规律,为后续分析奠定基础。(5)分析研究机床的动力学特性,得出机床的并联机构驱动电机所需驱动力的大小及其变化规律,为机床设计过程中电机的选型提供参考依据。

解琴[9](2011)在《基于三并联万向节卧式机床精度的研究》文中研究说明并联机床与传统的串联式机床相比,具有高刚度、高承载能力、高精度以及重量轻、结构简单、制造成本低、标准化程度高等一系列优点,引起了国际学术界和工程界的广泛关注,并给予了大量的研究。精度是并联机构的重要性能指标之一,其相关问题至今尚未得到妥善解决,使得大多数并联机构的研究都停留在原理样机阶段。本文在原理样机的基础上对并联机床万向节的精度做了进一步的研究。首先,本文通过查阅大量的国内外相关文献,对并联机床在国内、外的研究现状,应用等进行了详细的综述。并对三并联机床的精度分析与综合以及误差补偿做了比较深入的研究。阐述了本课题的研究意义。其次,在精度分析方面,本文在三并联机床的位置分析的基础上,建立了三并联机床输出位姿误差分析的数学模型,提出了三并联机床输出位姿误差的分析方法。当给定并联机床微小的结构误差时,研究机床位姿变化与结构尺寸变化对机床精度的影响,并运用MATLAB软件对误差进行仿真分析,根据仿真出的曲线图观察各个微小误差对机床的影响情况。再次,在精度综合方面,运用误差独立作用和等效作用的思想对三并联机床进行了精度综合,将这一原本多目标多变量的非线性不确定最优化组合问题转化为线性问题,使并联机床精度综合问题变得简单可行,具有一定的实用价值。最后,在误差补偿方面,辨识出影响系统末端位姿误差的可补偿几何误差源与不可补偿几何误差源。运用软件对可补偿几何误差进行补偿。

孙哲[10](2011)在《6-UPU型并联机床数控系统研究与设计》文中指出并联机床是近数十年发展起来的新型机床,与传统机床相比具有刚度重量比大、动态性能好、模块化程度高和技术附加值高等优点。为使高校学生尽快了解这种新型机床的结构、功能、控制原理与控制方法,让学生们能动手编制控制程序,操作这种机床,加工各种复杂的机械零件模型,需研制适合教学需要的并联机床及数控系统。本文结合6-UPU教学型并联机床的结构特点和使用需求,对其数控系统进行了深入研究。本文的主要研究内容如下:研究了并联机床数控系统的总体设计方案,确定了“PC+运动控制卡”的硬件结构、面向对象的编程技术以及模块化的软件开发思路,设计了人性化的软件界面。对6-UPU教学型并联机床进行了运动学分析研究,在五自由度加工要求下对多余自由度的选取进行了简化,并提出了一种基于刀具矢量描述动平台空间位姿的新方法,最后利用该方法建立了并联机床的运动学反解模型。提出了并联机床数控系统的编程结构和格式,并设计开发了相应程序编译模块。本文研究了并联机床的非线性误差问题,提出了减小非线性误差的基于刀轴矢量的轨迹细分方法,在该方法的基础上实现了并联机床的空间直线插补、空间圆弧插补和空间转角插补,同时本文还提出了一种用于精插补阶段的插补算法——斜率脉冲分配法。所有的插补算法都已经通过加工实验验证了其正确性。本文研究了并联机床的C功能刀具半径补偿,提出了利用刀具偏置矢量来判断刀具半径补偿时转接过渡类型的方法和各种转接类型的转接矢量计算的具体步骤,并给出了程序实现的流程和仿真结果,最后对所有的算法进行了加工验证。

二、并联机床的研究与技术进展(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、并联机床的研究与技术进展(论文提纲范文)

(1)全自由度可重构并联机床尺度综合和轨迹规划(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 并联机床国内外发展综述
        1.2.1 国外发展综述
        1.2.2 国内发展综述
    1.3 关键技术研究现状
        1.3.1 工作空间
        1.3.2 尺度综合
        1.3.3 轨迹规划
    1.4 课题研究内容及特点
第二章 并联机床机构及其运动学分析
    2.1 引言
    2.2 机床构型分析
    2.3 自由度分析
    2.4 位置逆解分析
    2.5 工作空间分析
        2.5.1 杆长的限制
        2.5.2 运动副转角的限制
        2.5.3 连杆间的干涉
        2.5.4 工作空间求解方法
    2.6 运动影响系数分析
    2.7 本章小结
第三章 全自由度可重构并联机床尺度综合
    3.1 引言
    3.2 性能评价指标
    3.3 变量的定义
    3.4 约束条件
    3.5 尺度综合算例分析
    3.6 本章小结
第四章 全自由度可重构并联机床轨迹规划
    4.1 引言
    4.2 笛卡尔空间的轨迹规划
        4.2.1 空间直线插补
        4.2.2 空间圆弧插补
    4.3 关节空间的轨迹规划
        4.3.1 驱动器角位移求解
        4.3.2 驱动器输入函数的确定
    4.4 轨迹规划算例仿真
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文情况
附录

(2)新型可重构机构式并联机床的设计与动力学分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 并联机床发展及国内外研究现状
    1.3 并联机床的理论研究现状
        1.3.1 并联机床运动学研究现状
        1.3.2 并联机床动力学研究现状
    1.4 可重构并联机构
    1.5 课题的研究意义与目的
    1.6 本论文的主要研究内容
第二章 新型可重构机构式并联机床的设计与运动学研究
    2.1 引言
    2.2 新型可重构机构式并联机床的构型描述
    2.3 新型可重构机构式并联机床的自由度分析
    2.4 运动学分析
        2.4.1 建立坐标系
        2.4.2 位姿分析
        2.4.3 位置反解
    2.5 新型可重构机构式并联机床位置解数值算例分析
    2.6 本章小结
第三章 新型可重构机构式并联机床的工作空间分析
    3.1 引言
    3.2 影响新型可重构机构式并联机床工作空间的因素
        3.2.1 驱动支链杆的长度约束
        3.2.2 驱动副的转角限制约束
        3.2.3 支链间连杆的相互干涉限制约束
    3.3 确定新型可重构机构式并联机床工作空间的方法
    3.4 新型可重构机构式并联机床工作空间数值分析
    3.5 本章小结
第四章 新型可重构机构式并联机床动力学建模
    4.1 引言
    4.2 新型可重构机构式并联机床的速度与加速度分析
        4.2.1 新型可重构机构式并联机床速度分析
        4.2.2 新型可重构机构式并联机床加速度
    4.3 新型可重构机构式并联机床动力学建模
        4.3.1 Lagrange法建模
        4.3.2 新型可重构机构式并联机床动平台的动能和势能
        4.3.3 新型可重构机构式并联机床驱动支链的动能和势能
        4.3.4 新型可重构机构式并联机床动力学方程
    4.4 新型可重构机构式并联机床动力学数值算例分析
    4.5 本章小结
第五章 新型可重构机构式并联机床虚拟样机建模与动力学仿真
    5.1 引言
    5.2 新型可重构机构式并联机床虚拟样机建模
        5.2.1 创建实体模型
        5.2.2 创建约束和驱动
    5.3 新型可重构机构式并联机床动力学仿真
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文情况

(3)面向小刀具加工行业的并联机床机械结构设计与分析(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
序言
1 引言
    1.1 选题背景及意义
    1.2 小刀具加工
        1.2.1 小刀具加工简介
        1.2.2 小刀具加工面临的问题
        1.2.3 并联机床在小刀具加工行业的优势
    1.3 并联机床研究现状
        1.3.1 并联机床国外现状
        1.3.2 并联机床国内现状
        1.3.3 现有并联机床问题
    1.4 研究内容与章节安排
2 构型设计
    2.1 需求分析
    2.2 机床布局分析
    2.3 构型的选择
    2.4 小结
3 运动学分析
    3.1 机构位姿正逆解
        3.1.1 运动学逆解
        3.1.2 运动学正解
        3.1.3 运动学正逆解数值算例
    3.2 速度和加速度分析
        3.2.1 速度分析
        3.2.2 加速度分析
        3.2.3 奇异位研究
    3.3 小结
4 性能分析
    4.1 尺寸设计
        4.1.1 参数设计
        4.1.2 机床结构设计
    4.2 工作空间分析
        4.2.1 工作空间搜索算法及实例
        4.2.2 各参数对工作空间的影响
    4.3 运动学性能分析
    4.4 力传递性能的分析
        4.4.1 力雅可比矩阵的求解
        4.4.2 力传递性能评价指标
    4.5. 其他参数设计
        4.5.1 丝杠选择
        4.5.2 电机选择
    4.6 小结
5 基于工作空间和刚度的优化设计
    5.1 静力学建模
    5.2 刚度性能分析
        5.2.1 刚度性能指标
        5.2.2 工作空间刚度分布
        5.2.3 各参数对刚度影响
    5.3 优化设计
        5.3.1 优化指标
        5.3.2 优化结果
    5.4 小结
6 虚拟样机及轨迹规划
    6.1 虚拟样机建立
    6.2 轨迹规划
        6.2.1 铣圆孔轨迹规划
        6.2.2 铣矩形轨迹规划
        6.2.3 铣圆弧面轨迹规划
        6.2.4 铣斜面轨迹规划
    6.3 最大加速度分析
    6.4 与串联机床性能对比
    6.5 小结
7 结论
    7.1 工作总结
    7.2 研究展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(4)3-PRS并联机床的运动学及控制系统的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外并联机床研究现状
        1.2.1 国外并联机床研究现状
        1.2.2 国内并联床研究现状
    1.3 并联机床的发展趋势
    1.4 并联机床控制系统研究现状
    1.5 本文研究内容
第2章 3-PRS并联机床的位置分析
    2.1 计算3-RPS并联机床的自由度
    2.2 3-PRS并联机床位姿矩阵分析
        2.2.1 并联机床的几何模型
        2.2.2 确定位姿矩阵
        2.2.3 确定位姿矩阵中的独立参数
    2.3 运动学位置逆解分析
    2.4 小结
第3章 3-PRS并联机床的运动学标定
    3.1 并联机床加工误差源分析
    3.2 并联机床的运动学标定进展
    3.3 对并联机床运动学标定研究的几点建议
    3.4 方案设计
    3.5 小结
第4章 3-PRS并联机床控制系统的设计
    4.1 运动控制卡
    4.2 系统硬件结构
        4.2.1 运动控制系统总体设计
        4.2.2 PCI-1243U运动控制卡
        4.2.3 控制芯片
    4.3 伺服系统
        4.3.1 系统的控制方式
        4.3.2 伺服电机
        4.3.3 伺服驱动器
        4.3.4 伺服驱动器参数设定
    4.4 调试
        4.4.1 驱动信息
        4.4.2 机械参数设定
        4.4.3 操作界面
        4.4.4 I/O设定
        4.4.5 HOME设定
        4.4.6 数字量输入输出
    4.5 小结
第5章 3-PRS并联机床控制系统软件的开发
    5.1 API函数及动态链接库
    5.2 系统初始化
        5.2.1 硬件初始化
        5.2.2 系统参数配置
    5.3 VB人机界面
        5.3.1 主菜单
        5.3.2 操作空间
        5.3.3 点到点运动
        5.3.4 关节坐标
    5.4 小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录

(5)大型船用螺旋桨加工混联设备及并联机构关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 课题的国内外研究现状及分析
        1.2.1 螺旋桨加工研究现状
        1.2.2 混联结构机床构型设计研究现状
        1.2.3 并联机构运动学正解研究现状
        1.2.4 并联机构运动性能分析研究现状
    1.3 课题研究用到的数学工具及主要软件简介
        1.3.1 李群李代数
        1.3.2 旋量理论
        1.3.3 四元素
        1.3.4 相关软件
    1.4 课题的来源和主要研究内容
        1.4.1 课题的来源
        1.4.2 主要研究内容和章节安排
第二章 大型船用螺旋桨双向对称加工混联机床设计
    2.1 引言
    2.2 背景技术
    2.3 混联机床方案设计
        2.3.1 机床零部件组成、安装及运动形式
        2.3.2 加工可能性、合理性及优越性分析
        2.3.3 具体实施方式
    2.4 本章小结
第三章 6-UPS 并联机构位置正解研究
    3.1 引言
    3.2 数学基础
    3.3 一般 6-UPS 并联机构位置正解
        3.3.1 一般 6-UPS 并联机构描述
        3.3.2 变量代换
        3.3.3 12 个恒等关系式
        3.3.4 降次消元法
    3.4 交叉杆型 6-UPS 并联机构位置正解
        3.4.1 四元素的基本概念
        3.4.2 四元素表示旋转和移动
        3.4.3 四元素在并联机床中的应用
        3.4.4 基于四元素的交叉杆型并联机床运动学正解
    3.5 本章小结
第四章 交叉杆型 6-UPS 并联机床运动性能分析
    4.1 运动逆解与自由度分析
    4.2 新型雅克比矩阵
    4.3 速度分析
        4.3.1 封闭向量求导法
        4.3.2 旋量法
    4.4 加速度分析
    4.5 奇异性分析
    4.6 本章小结
第五章 交叉杆型 6-UPS 并联机床结构参数优化设计
    5.1 工作空间性能指标
        5.1.1 约束条件
        5.1.2 求解方法
        5.1.3 工作空间形状
        5.1.4 铰链对工作空间的影响
    5.2 灵巧度指标
        5.2.1 全域灵巧度性能度量指标
        5.2.2 灵巧度分布
    5.3 机床结构参数对工作空间与灵巧度的影响规律
    5.4 最小二乘法曲线拟合
        5.4.1 最小二乘法
        5.4.2 机床 WVI 与 GDI 相对于其结构参数曲线拟合
    5.5 机床结构参数优化设计
    5.6 本章小结
第六章 交叉杆型并联机床虚拟样机仿真研究
    6.1 模型建立
    6.2 添加约束
    6.3 定义驱动
    6.4 运动学仿真分析
        6.4.1 位置反解过程
        6.4.2 位置正解过程
        6.4.3 电机驱动函数
        6.4.4 铰链转角变化
        6.4.5 速度和加速度
    6.5 动力学仿真分析
        6.5.1 被动关节受力分析
        6.5.2 主动关节受力分析
    6.6 本章小结
总结与展望
    工作总结
    研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢

(6)交叉杆式6轴并联机床误差及刚度特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的研究背景和意义
    1.2 国内外相关技术研究现状
        1.2.1 并联机床研发现状
        1.2.2 工作空间分析研究现状
        1.2.3 误差分析研究现状
        1.2.4 刚度分析研究现状
        1.2.5 动力学分析研究现状
    1.3 论文研究的关键技术与主要内容
        1.3.1 论文研究的关键技术
        1.3.2 论文研究的主要内容
2 交叉杆式6-UPS并联机床位置反解分析
    2.1 位置分析模型
    2.2 单支链正向运动学映射模型
    2.3 两类Paden-Kahan子问题
        2.3.1 绕单轴旋转子问题及解法
        2.3.2 绕相交两轴按序旋转子问题及解法
    2.4 完整位置反解算法
    2.5 位置反解实例
        2.5.1 参考位姿
        2.5.2 各关节的轴线方向矢量
        2.5.3 各关节的运动旋量坐标
        2.5.4 典型轨迹下的位置反解
    2.6 本章小结
3 交叉杆式6-UPS并联机床工作空间分析
    3.1 工作空间分析模型
    3.2 刀具平台姿态的描述方法
    3.3 工作空间分析方法
        3.3.1 计算驱动杆矢量
        3.3.2 约束条件
        3.3.3 离散取点方法
    3.4 工作空间分析结果
        3.4.1 参考姿态下的可达位置空间
        3.4.2 姿态空间
    3.5 推荐工作空间
        3.5.1 推荐位置空间
        3.5.2 推荐姿态空间
    3.6 本章小结
4 交叉杆式6-UPS并联机床铰链间隙影响分析
    4.1 并联机床误差映射分析模型
        4.1.1 机床的结构参数
        4.1.2 机床刀具平台的位姿量
        4.1.3 误差分析中平台姿态的表示方法
        4.1.4 刀具平台位姿误差的表示方法
    4.2 误差映射相关表达式
    4.3 误差映射矩阵
    4.4 单点位姿误差范围
        4.4.1 参考姿态下的误差范围
        4.4.2 偏摆姿态下的误差范围
        4.4.3 误差范围随姿态的变化
    4.5 误差分布特性
        4.5.1 误差的层内分布特性
        4.5.2 误差的空间分布特性
    4.6 本章小结
5 交叉杆式6-UPS并联机床静刚度特性分析
    5.1 刚度分析中平台姿态的表示方法
    5.2 静力学分析
        5.2.1 静力学平衡方程
        5.2.2 力映射矩阵
    5.3 静刚度模型
        5.3.1 矩阵[K~1]
        5.3.2 矩阵[K~2]
        5.3.3 雅可比矩阵各元素的偏导数
    5.4 静刚度算例
        5.4.1 驱动杆等效刚度
        5.4.2 静刚度矩阵
        5.4.3 静刚度随姿态的变化
    5.5 静刚度分布特性
        5.5.1 静刚度的层内分布特性
        5.5.2 静刚度的空间分布特性
    5.6 本章小结
6 交叉杆式6-UPS并联机床刚体动力学分析
    6.1 并联机床运动学分析
        6.1.1 连杆伸长速度分析
        6.1.2 连杆角速度分析
        6.1.3 连杆伸长加速度分析
        6.1.4 连杆角加速度分析
    6.2 并联机床动力学方程
        6.2.1 连杆转动动力学方程
        6.2.2 花键轴移动动力学方程
        6.2.3 动平台动力学方程
    6.3 连杆驱动力分析
    6.4 动力学分析算例
        6.4.1 运动学参数
        6.4.2 结构参数
        6.4.3 切削载荷
        6.4.4 驱动力计算结果
    6.5 本章小结
7 试验与分析
    7.1 试验方案
    7.2 误差同位测量试验
    7.3 误差层内分布试验
    7.4 误差层间分布试验
8 总结与展望
    8.1 工作总结
    8.2 创新点
    8.3 工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和出版着作情况
攻读博士学位期间参加的科学研究情况
攻读博士学位期间其他成果情况

(7)3-RPS并联机床运动学分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 并联机床研究现状
        1.1.1 国外并联机床研究现状
        1.1.2 国内并联机床研究现状
    1.2 并联机床发展趋势
    1.3 本课题的意义与主要内容
        1.3.1 课题意义
        1.3.2 课题内容
第2章 3-RPS并联机床的位置分析
    2.1 并联机床位置分析研究现状
    2.2 3-RPS并联机床的几何模型
    2.3 自由度与位姿矩阵分析
        2.3.1 计算3-RPS并联机床的自由度
        2.3.2 确定位姿矩阵
        2.3.3 分析位姿矩阵中的独立参数
    2.4 运动学位置逆解分析
    2.5 运动学位置正解分析
        2.5.1 借助辅助检测工具的位置正解分析
        2.5.2 转动副转角解析解的分析
    2.6 本章小结
第3章 3-RPS并联机床的工作空间分析
    3.1 并联机床工作空间研究现状
    3.2 工作空间的定义
    3.3 工作空间分析方法概述
        3.3.1 工作空间分析方法特点
        3.3.2 并联机床工作空间影响因素
    3.4 3-RPS并联机床工作空间的分析
        3.4.1 3-RPS并联机床结构参数与约束条件
        3.4.2 3-RPS并联机床工作空间分析
        3.4.3 3-RPS并联机床工作空间体积
    3.5 本章小结
第4章 3-RPS并联机床的灵巧度与奇异性分析
    4.1 并联机床灵巧度与奇异性研究现状
        4.1.1 灵巧度研究现状
        4.1.2 奇异性研究现状
    4.2 灵巧度与奇异性
        4.2.1 灵巧度定义
        4.2.2 奇异性定义
    4.3 灵巧度与奇异性的评价指标
        4.3.1 灵巧度评价指标
        4.3.2 奇异性评价指标
    4.4 雅可比矩阵
        4.4.1 雅可比矩阵定义
        4.4.2 雅可比矩阵的分析方法
        4.4.3 分析3-RPS并联机床的雅可比矩阵
    4.5 3-RPS并联机床灵巧度的分析
    4.6 3-RPS并联机床奇异性的分析
    4.7 本章小结
第5章 基于SimMechanics的运动学仿真
    5.1 SimMechanics工具箱简介
    5.2 借助SimMechanics工具箱进行仿真的意义
    5.3 基于SimMechanics的3-RPS并联机床运动学分析
        5.3.1 3-RPS并联机床SimMechanics模型的建立
        5.3.2 3-RPS并联机床SimMechanics模型仿真与分析
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢

(8)二自由度并联机床结构性能分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 并联机床的简述
    1.2 并联机床的应用及发展状况
        1.2.1 国外并联机床的发展状况
        1.2.2 国内并联机床的研究与进步
    1.3 课题研究的背景及其意义
        1.3.1 课题提出的背景
        1.3.2 课题的主要内容
        1.3.3 课题研究的意义
第2章 有限元法和ANSYS及ADAMS简述
    2.1 有限元法介绍
        2.1.1 有限元分析方法的步骤
        2.1.2 有限元法的特点与局限性
    2.2 ANSYS有限元分析软件介绍
        2.2.1 ANSYS软件简介
        2.2.2 ANSYS软件主要功能
        2.2.3 ANSYS分析的基本步骤
    2.3 ADAMS软件介绍
        2.3.1 ADAMS软件简介
        2.3.2 ADAMS主要功能
        2.3.3 ADAMS软件分析步骤
    2.4 本章小结
第3章 二自由度并联机床总体结构实体建模与装配
    3.1 机床设计的基本要求
    3.2 并联机床的整体机构介绍
        3.2.1 并联机床运动功能
        3.2.2 并联机床整机装配
        3.2.3 并联机床的基本参数
    3.3 并联机床主要部件的结构和功能
        3.3.1 并联机床主传动轴的结构设计
        3.3.2 并联机床进给机构的结构特点
    3.4 本章小结
第4章 二自由度并联机床的静力学分析
    4.1 结构静力学分析的概念以及相关理论
    4.2 切削力介绍及计算
    4.3 并联机床的静力学分析
        4.3.1 并联机构实体模型的建立
        4.3.2 实体模型导入
        4.3.3 并联机构的ANSYS有限元分析
    4.4 主轴的静力学分析
    4.5 本章小结
第5章 二自由度并联机床的动态特性研究
    5.1 有限元动力学分析概述
    5.2 有限元模态分析理论
    5.3 机床整机的模态分析
        5.3.1 机床整机几何模型建立
        5.3.2 机床整机有限元模型建立
        5.3.3 机床整机模态结果分析
    5.4 主轴模态分析
        5.4.1 主轴轴承刚度理论计算
        5.4.2 主轴有限元模型的建立
        5.4.3 主轴模态分析结果
        5.4.4 主轴组件的模态分析结果
    5.5 主轴谐响应分析
    5.6 本章小结
第6章 二自由度并联机床的运动学与动力学分析
    6.1 ADAMS软件运动学与动力学分析的基本理论
    6.2 并联机床虚拟样机模型的建立
        6.2.1 并联机床模型的建立
        6.2.2 三维实体模型的简化
        6.2.3 添加约束
    6.3 并联机床的ADAMS仿真及结果分析
        6.3.1 机床的运动方式的简述
        6.3.2 ADAMS运动学仿真及结果分析
        6.3.3 ADAMS动力学仿真及结果分析
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢

(9)基于三并联万向节卧式机床精度的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 并联机床发展趋势及应用
        1.2.1 并联机床的发展趋势
        1.2.2 并联机构的应用
    1.3 并联机床研究现状
        1.3.1 并联机床位置分析研究现状
        1.3.2 并联机床精度分析与综合的研究状况
        1.3.3 并联机床误差补偿的研究状况
    1.4 课题意义及主要内容
        1.4.1 课题研究背景
        1.4.2 论文主要内容
第2章 三并联机床位置分析及误差建模
    2.1 三并联机床结构简介
    2.2 三并联机床位置分析
        2.2.1 并联机构的位置逆解
        2.2.2 位置逆解的数值仿真
    2.3 误差模型的建立
        2.3.1 雅可比矩阵
        2.3.2 精度分析的数学模型
    2.4 小结
第3章 三并联机床单个误差的精度分析
    3.1 伸缩杆杆长L_1的精度分析
        3.1.1 伸缩杆L_1的杆长精度分析
        3.1.2 伸缩杆L_2的杆长精度分析
    3.2 连杆1的杆长精度分析
    3.3 参考平台外接圆半径R的精度分析
    3.4 动平台外接圆半径r的精度分析
    3.5 参考平台上两铰链点夹角θ的精度分析
    3.6 小结
第4章 三并联机床多个误差的精度分析
    4.1 存在两个误差的精度分析
        4.1.1 存在两个伸缩杆杆长误差的精度分析
        4.1.2 存在一个连杆杆长和一个铰链点夹角误差的精度分析
        4.1.3 存在一个伸缩杆杆长和参考平台半径误差的精度分析
        4.1.4 存在一个铰链点夹角和参考平台半径误差误差的精度分析
    4.2 存在三个误差的精度分析
        4.2.1 存在两个伸缩杆杆长和一个铰链点夹角的误差的精度分析
        4.2.2 存在两个伸缩杆杆长和参考平台外接圆半径误差的精度分析
    4.3 三并联腕关节对末端执行器的综合影响
        4.3.1 主轴和末端执行器对N点的误差影响
        4.3.2 位姿或结构尺寸误差对N点的位置影响
        4.3.3 主轴和末端执行器及结构参数误差对N点的位置的综合影响
    4.4 小结
第5章 三并联机床的精度综合与补偿
    5.1 三并联机床单条支链的精度综合
        5.1.1 三并联机床误差模型
        5.1.2 三并联机床单条链精度综合
    5.2 三并联机床两条链精度综合
        5.2.1 三并联机床误差模型
        5.2.2 三并联机床两条链精度综合
        5.2.3 精度综合数值仿真
    5.3 三并联机床的软件误差补偿
        5.3.1 并联机床误差的基本分类
        5.3.2 并联机床误差补偿
    5.4 本章小结
第6章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢

(10)6-UPU型并联机床数控系统研究与设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 并联机床的发展概述
    1.2 并联机床的特点
    1.3 并联机床数控系统的研究现状与发展趋势
    1.4 本课题的来源和主要研究内容
第二章 并联机床数控系统的总体设计
    2.1 并联机床数控系统总体方案
    2.2 数控系统硬件设计
    2.3 数控系统软件设计
    2.4 数控系统软件的人机交互界面
    2.5 本章小结
第三章 并联机床运动学分析
    3.1 机床结构介绍及坐标系的建立
    3.2 动平台的位姿描述
        3.2.1 欧拉角描述
        3.2.2 RPY角描述
        3.2.3 刀具轴线矢量描述
    3.3 运动学反解模型
    3.4 本章小结
第四章 数控加工程序的编制与插补处理
    4.1 面向并联机床的数控加工编程
        4.1.1 数控加工程序的编写
        4.1.2 数控加工程序的编译
    4.2 数控加工程序的插补处理
        4.2.1 线性插补引起的非线性误差分析
        4.2.2 并联机床的控制原理和插补策略
        4.2.3 粗插补算法
        4.2.4 精插补算法
    4.3 本章小结
第五章 刀具半径补偿功能的研究与控制程序开发
    5.1 刀具半径补偿概述
    5.2 刀具半径补偿转接类型的判断
        5.2.1 刀具半径补偿的几个基本概念
        5.2.2 编程轨迹转接类型的分析判断
    5.3 刀具半径补偿转接矢量的计算
        5.3.1 伸长型交点矢量的计算
        5.3.2 插入型交点矢量的计算
        5.3.3 缩短型交点矢量的计算
    5.4 刀具半径补偿功能控制程序设计
        5.4.1 控制程序实现流程
        5.4.2 数控加工编程与计算机模拟仿真
    5.5 本章小结
第六章 6-UPU型并联机床数控加工实验研究
    6.1 不偏刀数控加工实验研究
    6.2 左偏刀数控加工实验研究
    6.3 右偏刀数控加工实验研究
    6.4 数控加工精度测试
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文、参加的科研项目及获奖情况

四、并联机床的研究与技术进展(论文参考文献)

  • [1]全自由度可重构并联机床尺度综合和轨迹规划[D]. 张航菲. 广西大学, 2020(07)
  • [2]新型可重构机构式并联机床的设计与动力学分析[D]. 黄慕华. 广西大学, 2019(01)
  • [3]面向小刀具加工行业的并联机床机械结构设计与分析[D]. 代文宾. 北京交通大学, 2019(01)
  • [4]3-PRS并联机床的运动学及控制系统的研究[D]. 许建伟. 东北大学, 2015(12)
  • [5]大型船用螺旋桨加工混联设备及并联机构关键技术研究[D]. 张思崇. 江苏科技大学, 2014(03)
  • [6]交叉杆式6轴并联机床误差及刚度特性研究[D]. 陈小岗. 南京理工大学, 2013(06)
  • [7]3-RPS并联机床运动学分析[D]. 尹红梅. 东北大学, 2013(03)
  • [8]二自由度并联机床结构性能分析[D]. 杨浩. 东北大学, 2012(07)
  • [9]基于三并联万向节卧式机床精度的研究[D]. 解琴. 东北大学, 2011(05)
  • [10]6-UPU型并联机床数控系统研究与设计[D]. 孙哲. 山东理工大学, 2011(01)

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并联机床的研究与技术进展
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