6-SPS型并联机构的混合坐标动力学建模

研究6-SPS型并联机构的动力学建模方法,提出了一种新颖的混合坐标动力学建模方法,根据6-SPS型并联机构特点,以四元数和笛卡尔坐标来定义6根支杆和动平台的方位及位置坐标,然后运用第一类拉格朗日方程建模方法建立了6-SPS型并联机构动力学模型,所建立的动力学模型形式简洁,体现了并联机构各向同性的特点,而且又发挥了四元数在数值计算上的优越性,因此具有适合计算机大规模编程计算的优点.     

新型混联式汽车电泳涂装输送机构多模型控制研究

针对一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构,为解决具有复杂动力学模型的控制系统难以实现动力学实时控制的问题,并针对该输送机构具有多模式运动的特点,首先采用拉格朗日法建立了混联机构动力学模型,然后将完整动力学模型分解为翻转系统和升降系统两个子系统模型,在此基础上提出一种多模型控制策略,并根据翻转和升降工况的不同分别设计了滑模控制算法和计算力矩控制算法,在不同的工况下采用相应的控制算法,并分别进行了稳定性分析和证明。最后,利用MATLAB对该混联机构的建模及控制进行了仿真测试和试验研究。对完整动力学模型和两个子系统动力学模型的测试结果表明,采用多模型控制策略可有效提高控制系统的实时性;对多模型控制系统的仿真结果表明,在所设计动力学多模型控制器作用下,混联机构具有良好的运动控制性能。     

冗余驱动4-PRP+3-UPS&PU混联机床动力学模型

应用拉格朗日法对新型6自由度冗余驱动混联机床进行动力学建模。首先,对4-PRP+3-UPSPU机床构型进行分析,建立机床坐标系;然后,求解出该冗余驱动混联机床系统的动能、势能和作用于该混联机构非保守力的等效广义力,利用拉格朗日方程建立4-PRP+3-UPSPU冗余驱动混联机床的动力学模型,为该混联机构驱动力的求解及机构的动力学分析奠定基础;最后结合数值算例,用MATLAB软件对动力学模型进行数值计算并绘制出各驱动杆驱动力的变化曲线,将理论分析结果与ADAMS仿真结果进行比较,验证了该动力学模型的正确性及可行性。     

一种五轴联动混联机床的性能分析

混联机床是串、并联机构以及机器人技术的结合,兼顾了各自优点,已越来越多地应用于复杂工件的加工中。提出一种可完成五轴联动的混联机床,同时分析该机床加工过程的实现及原理;基于并联模块中杆长约束条件,构建加工过程中的运动学模型;并利用速度投影,求解出并联模块雅可比矩阵;结合拉格朗日方程以及雅可比矩阵,建立机床动力学模型。最后结合Matlab对理论分析结果进行数值计算,并在已知机床切削量的情况下,求解机床驱动端位移、速度以及驱动力输入情况;结合运动学结果,对机床工作空间进行了分析。结果表明,该混联机床具有良好的运动学、动力学以及大范围工作空间等性能,并能满足复杂零部件的加工,也为混联机床的开发和研究提供理论依据。     

空间机械手逆问题的完全笛卡尔坐标方法

讨论了用完全笛卡尔坐标描述的空间机械手逆动力学问题。利用完全笛卡尔坐标建立空间机械手初积分形式动力学方程,根据末端设计轨迹,对机械手进行逆动力学仿真计算,结果表明该方法是一种简便、高效的可行方法。     

基于RGRR-Ⅰ并联双自由度转动机构的混联五轴机床研究

传统的串联式数控机床存在刚度低的缺点.并联双自由度转动机构RGRR-Ⅰ刚度高,且有着工作空间/机构尺寸比大、耦合为零、制造容易等一系列的优点.运用RGRR-Ⅰ构造的并联双自由度转动刀头摆动精度高、工作空间大.基于混联五轴联动车床的工作要求,研究能实现绕xyz三个直线运动坐标移动,两个运动轴坐标回转的混联五轴联动机床,分析其工作机理,建立有关模型.该研究也可为其他混联机床的设计与制造提供借鉴.     

基于边界元法的混联数控机床整机结构动态特性解析

基于边界元法研究混联数控机床整机结构动态特性的解析和建模方法。首先采用粱单元、集中质量单元、弹簧单元及结合部单元建立混联机床整机结构动力学模型，基于边界元方法建立各单元的动力学方程式，通过单元合成方法推导出混联数控机床整机结构动力学方程，用频率扫描法得到整机结构的固有频率。基于所建立混联机床结构动态特性解析方法，开发相应的整机动态特性解析软件，实验证明，所建立混联机床整机动态特性解析方法及开发的软件是可靠的，不仅可以为混联数控机床加工过程中回避薄弱位姿状态提供依据，而且可以为混联数控机床的结构设计提供理论依据，对提高混联数控机床的设计水平具有重要意义。     

基于Nastran的混联机床动力学研究及仿真

提出了一种构型为2TPT-PTT三自由度的新型混联机床.为了研究混联机床的动力学特性,基于凯恩理论建立其动力学方程.在Solidwoks和Nastran环境下,建立2PTT-TPT混联机床的联合动态仿真模型,并对机构的驱动力的变化趋势进行研究.研究结果表明:该机构的动力学逆解简单且可显示表达,机构运动平稳,真实反映了其运动特性,为机构的结构设计及分析提供了理论依据.     

广义逆在可展天线结构动力学分析中的应用

对于复杂的构架可展天线结构,直接采用节点的3n个笛卡尔坐标为广义坐标建立动力学方程,其优点是在建立结构模型和动力学方程时,不必区分节点的约束和自由度。     

PRS-XY混联数控机床运动学仿真件开发

根据PRS-XY型混联机床结构特点构建机床运动学模型,介绍了其运动的逆解和正解过程.在Windows环境下,应用Visual C++6.0调用OpenGL实现了该机床的实体建模和运动学仿真.运动学仿真软件能够实时显示出机床机构形态、模拟出混联数控机床的加工运动过程,可实现并联机构干涉校验,进而保证加工轨迹规划的合理性、...     

混联虚拟轴研抛机床的多柔体动力学研究

为了在自由曲面的弹性研抛中 ,获得稳定的动力学特性和加工效果 ,开发了一种由“3轴并联 + 2轴串联”构成的新型 5自由度混联虚拟轴研抛机床。采用柔性多体系统动力学方法 ,建立了基于Lagrange方程的空间刚 柔耦合动力学模型 ;考虑研抛机床整体的刚性运动与各支链弹性变形间的相互作用及耦合 ,将机床的各个支链和平台看作独立子结构 ,建立各自的动力学方程 ,根据子结构之间的约束关系建立了系统约束动力学方程 ;通过动力学仿真分析 ,获得了较稳定的动力学特性     

Dynamic analysis of the 2-DOF planar parallel manipulator of a heavy duty hybrid machine tool

This paper focuses on the dynamic characteristics of the two degree-of-freedom (DOF) planar parallel manipulator of a heavy duty hybrid machine tool. The Newton-Euler approach is employed to derive the inverse dynamic equation of the parallel manipulator. According to the motion planning of the cutting tool, dynamic simulation without cutting force is performed, and the ratio of the masses of counterweights to that of moving parts (not including the counterweight) is optimized. It demonstrates that the manipulator which is designed with over constraint can improve the dynamic behaviour. Furthermore, the cutting force model for face milling is introduced and the dynamic simulation with the dynamic cutting force is carried out. Simulation shows that the oscillation of cutting force is one cause of the vibration of the machine tool in the milling process. In the detailed design, some modification in the structure of the machine tool is made to suppress the vibration.     

三自由度并联机床控制系统设计与实现

针对三自由度并联机床运动控制的特点,基于VC++开发了一个应用于该机床的控制系统.该系统采用了多轴运动控制卡为主体,基于"工控机+多轴控制卡"方式开发了硬件平台.测试结果表明,系统设计合理,能准确实现并联机床控制系统的基本功能.     

磁流变并联减振系统半主动控制及实验

采用典型三平移并联机构3-PRRP(4r)作为主体机构,选择MR(磁流变)阻尼器替代并联机构的驱动副,建立三平移并联多维减振系统;利用Lagrange方程建立多维减振系统的数学模型,以支路速度、加速度作为反馈信号,对机构动平台进行控制;根据MR阻尼器阻尼力的产生原则,设计了自适应模糊控制器。在此基础上,建立了实验样机及减振测控系统,对系统进行减振控制实验。实验结果表明,该半主动多维减振装置结构简单、可靠性好、所采取的控制算法有效,具有良好的多维减振效果。     

INVERSE DYNAMIC FORMULATION OF A NOVEL HYBRID MACHINE TOOL

In recent years, hybrid devices have increasingly received more research. However, few of researchers studied the dynamic analysis. The inverse dynamic analysis of a novel hybrid machine tool designed in Tsinghua University is presented. The hybrid machine tool under consideration consists of parallel and serial structures, which is based on a new 2-DOF parallel platform and serial orientations. The kinematics and the dynamic equations are studied first for the parallel structure through Newton-Euler approach. And then, the dynamic analysis for serial structures is conducted. Finally, a closed-form inverse dynamic formulation is derived by using some elimination techniques. Some simulation results are also given.     

步行机动力学操作性的研究及机构参数的优化

本文的目的是为研究步行机在目标空间的动力学性能提供一个系统的研究方法。文中引进了步行机的动力学操作椭球和动力学操作性的性能指标。最后应用这个动力学性能指标对空间多关节六足步行机的机构参数进行了优化。     

三杆混联数控机床的运动学研究

介绍了一种3-TPS(RRR)型混联机床,该机床既可进行立式加工,将工作头旋转一定角度后又可实现卧式加工。在工作头下面安装一个数控转台,并配置自动换刀系统后,机床可进化为一台五轴联动的数控加工中心。在分析其约束机构的基础上,给出了机构的位置、速度、加速度逆解方程及雅可比矩阵的计算公式,并进行了机床的工作空间分析。理论分析表明,3-TPS(RRR)型混联机床运动学方程形式简洁,计算简单,控制计算方便,在运动空间内无运动干涉和耦合,无奇异点和不定形位,可操作性良好,有效工作空间大。     

Compensation of machine tool thermal deformation in spindle axis direction based on decomposition method

One of the fundamental areas in high precision cutting is represented by the machine's thermal state monitoring. Understanding of this state gives significant information about the overall machine condition such as proper performance of cooling system as well as software compensation of machine's thermal deformation during manufacturing. This paper presents a method focused on compensation of machine's thermal deformation in spindle axis direction based on decomposition analysis. The machine decomposition is performed with the help of specially developed measuring frame, which is able to measure deformation of machine column, headstock, spindle and tool simultaneously. Compensation is than calculated as a sum of multinomial regression equations using temperature measurement. New placements of temperature measurement like spindle cooling liquid or workspace are used to improve the accuracy of this calculation. Decomposition process allows describing each machine part's thermal dynamic more precisely than the usual deformation curve usually used one deformation curve for the complete machine. The residual thermal deformation of the machine is considerably reduced with this cheap and effective strategy. The advantage is also in the simplicity of presented method which is clear and can be used also on older machines with slower control systems without strong computing power.     

经济型五轴数控机床后置处理系统研究与应用

在双转台五轴数控机床结构的基础上,通过分析机床结构坐标系和CAM加工坐标系的关系,建立其机床加工刀头运动轨迹的数学模型,推导出该类型机床的后置处理转角计算公式和坐标转换计算公式。根据推导结果,在UG/PostBuilder通用后置处理器的基础上,针对不同类型五轴联动数控机床选配特定数控系统,设定机床参数、程序和刀轨参数、NC代码格式设置,编制了双转台式五轴数控机床的专用后置处理程序,经实际加工验证可以满足经济型五轴联动后置处理的要求。