一种冗余并联机床静刚度有限元分析与优化设计

为了研究并联机床的静刚度,采用有限元法研究了一台冗余并联机床的静刚度,利用UG建立整机三维模型并倒入ABAQUS建立有限元模型,分析了一台冗余并联机床在不同位姿下的刚度.结果表明,冗余并联机床比非冗余并联机床刚度高,整机x,y向刚度低,z向刚度高.为了提高机床x,y向刚度,提出了两种机床机构的改进方法,为机床的设计和优化提供了依据.     

新型并联机床静刚度特性的有限元分析及优化设计

静刚度分析是机床设计的重要内容之一,对一种新型龙门式并联机床的平面并联机构进行了研究,通过位置逆解求出了广义全工作空间;建立了整机静刚度的有限元模型,得到动平台在广义工作空间下的刚度分布规律;找出影响Z向位置精度的关键因素并进行了优化设计,为进一步改进并联机床提供重要的依据。     

2-PRR并联机构刚柔动力学仿真分析

用三维软件对2-PRR并联机构进行了设计及建模,在ANSYS中对连杆构件用柔性化处理替换了原来的刚性体,通过计算分析了其动力学模态特性。在ADAMS中对2-PRR并联机构进行了运动学和动力学仿真,验证了该机构的正、逆解,并得到了驱动滑块上的驱动力矩变化特性曲线。研究结论为并联机构在雕铣机床和平面抓取机器人中的设计和选用提供了理论依据。所研究的2-PRR并联机构已经在平面雕铣、机器人平面抓取、农业采摘等装备上得到应用。并联机构的动力学分析(正、逆两类问题)是并联机构在机器人、机床动力分析、整机动态设计、动力学尺度综合、控制器参数整定和伺服电机选配的理论基础。     

并联机床虚拟产品设计系统及基本框架研究

在分析并联机床发展现状与设计环境所面临问题的基础上,结合虚拟制造技术,提出并联机床虚拟产品设计系统,分析了其工程应用价值,并初步构建了系统的框架结构,该系统框架包括机构概念设计与运动学设计、整机组合设计与动力学设计、作业过程仿真与作业性能分析三个平台,将为并联机术的设计者、研究者和用户提供良好的数字化集成环境。     

基于ANSYS的并联机床驱动分支模态分析

应用有限元分析软件ANSYS,建立了5UPS/PRPU并联机床驱动分支的三维有限元模型,采用耦合重合节点自由度的方法模拟驱动分支的运动副,从而模拟驱动分支在初始位形时的振型,并获取了相应的6阶固有特性参数,为并联机床整机模态分析奠定了基础.     

基于有限元的并联机床整机静力特性分析

分析了并联机床承受静力时的受力特点.通过应用ANSYS有限元软件对并联机床整机进行了静力分析,研究机床在特定位姿时不同受力情况下的应力应变及其分布特性,得出了机床机架和整机在不同位姿时的应力应变图,分析了机床应力分布规律.并确定了机床的薄弱部位,为结构优化提供理论依据.     

基于虚拟样机技术的3-UPS并联机床仿真研究

以3-UPS并联机床为研究对象，应用虚拟样机技术建立参数化仿真模型，给出了并联机床虚拟样机设计流程和系统结构。利用该样机模型对并联机床进行了运动学和动力学分析，为并联机床结构和数控系统设计提供了主要参数和理论依据。     

高精度立式磨床关键结合面动态特性研究

机床的结合面是整机动态特性的薄弱环节。应用实验测试和计算机仿真,对机床结合面的动态特性进行研究,以提升整机的动态性能。针对磨床中螺栓连接的关键结合面,建立考虑法向和切向刚度的三维接触刚度模型。将实验测试结果与有限元分析相对比,验证所建结合面模型的正确性。应用该模型,采用增加螺栓个数及提高螺栓预紧力等方法,改进结合面设计,分析改进后的整机动态特性。该方法实现了机床整机结合部的非线性特性的合理处理,以支持机床设计中整机性能的预测。     

6-UPS并联机床静刚度的有限元分析和实验研究

用有限元方法分析一种6-UPS并联机床的静刚度，基于AN—SYS建立该机床的有限元模型，考虑了并联机床的支链和机架的变形，并利用Matrix27单元来模拟铰链；通过APDL语言实现有限元模型的参数化设计，计算出并联机床在工作空间内的刚度分布。静刚度实验表明了该模型的有效性。通过该有限元模型还可以对并联机床的动态性能做进一步分析。     

面向装配的并联机床描述的信息化方法

在分析总结并联机床装配结构特征的基础上,提出了并联机床装配层次结构。并基于广义串联机构的定义改进了并联机床描述原则。在此基础上,研究了并联机床存储结构形式,使外部抽象的描述模型有效地转化为计算机内部的数据存储模型,实现了并联机床装配设计过程信息化的关键一步。     

光电倍增管殉爆防护装置设计与试验分析

光电倍增管（PMT）是中微子探测的核心部件,排列在深水环境中工作,承受高静水压力,若一只PMT破碎发生内爆,将会引发周围的PMT发生殉爆。针对PMT殉爆问题,设计了一种PMT殉爆防护装置,开展了带防护装置PMT的殉爆试验;在试验过程中完成带防护装置PMT内爆现象的图像采集、冲击波数据的测量,分析了带防护装置PMT的内爆机理。试验结果表明：引爆PMT破碎后防护装置坚持了约400 ms发生整体破坏,殉爆PMT未发生破坏。防护装置的破坏模式与PMT不同,破碎后成大块碎片,减小了水流内涌速度和内爆能量。带防护装置PMT的内爆冲击波峰值是裸PMT内爆峰值的1/20,脉宽是其1/2,证明了防护装置能有效减小PMT内爆冲击波强度,为PMT殉爆防护装置的设计提供参考。     

并联机床虚拟概念设计平台的开发

以提高并联机床设计效率和质量为目标,研究了并联机床虚拟概念设计的主要内容,开发出基于ADAMS的并联机床虚拟概念设计平台,建立并联机构型谱库和功能模块组件库,并实现对型谱库和模块组件库的管理.开发并联机床虚拟装配人机交互界面,以帮助设计者完成并联机床的虚拟装配.利用ADAMS的动画技术和仿真分析功能,实现了对样机模型的运动学仿真和分析.     

虚拟环境下并联机床的参数化建模与干涉校验

以Stewart型并联机床为对象，在虚拟环境下进行了样机零部件的参数化设计和装配。通过分析并联机床工作空间，建立了描述样机不发生干涉工作空间的新的数学模型，实现了工作空间计算的参数化和三维仿真。研究了刀具运动轨迹的快速干涉校验和机床加工运动过程的适时三维动态仿真。     

并联机床虚拟产品设计系统的开发

介绍了并联机床虚拟产品设计系统 (PMT VPDS)的基本框架及其子系统功能。开发了原型系统 ,构建了项目管理体系、型谱库、组件库和零件库 ,实现了并联机构概念设计与运动学设计子系统的基本功能。PMT VPDS系统将为并联机床的设计开发提供一个集成的虚拟设计环境 ,缩短并联机床的开发周期     

基于ADAMS的并联机床运动学和动力学仿真

以Stewart型并联机床为研究对象，应用ADAMS软件建立了由定平台、动平台、传动杆和工作台等构成的并联机床虚拟样机模型，包括详细的模型简化方法、模型的ADAMS描述及参数化、仿真过程控制，并利用该模型对并联机床的运动学和动力学进行了仿真，实现了在计算机上仿真分析并联机床的运动和动力性能，为并联机床工程设计提供了一套有效的分析方法。     

刀具参数化设计系统的研究与开发

开发了一种基于参数替换的刀具参数化设计系统，并介绍该系统的结构、实现步骤以及参数替换设计的优点。     

5-UPS/PRPU五自由度并联机床精度分析

介绍了一种新型的5—UPS/PRPU五自由度并联机床，采用矩阵法建立了该并联机床的误差模型，利用蒙特卡洛技术模拟分析了驱动杆杆长误差、球铰以及虎克铰间隙对终端平台误差的影响，最合对机床的精度进行了实例分析，为该机床样机的顺利研制奠定了基础。     

5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床弹性动力学分析

结合有限元法和子结构法建立了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床的弹性动力学模型。首先,将系统划分为不同的子结构,根据空间柔性梁理论求出单元动力学方程,根据关节特点将各个梁单元组装成各个驱动分支;根据分支与动平台的运动学/动力学约束,将各个分支进行装配,从而得到系统动力学方程。以5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床作为算例,求出其动平台中心的动态响应特性。通过比较5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床及5-UPS/PRPU非冗余驱动并联机床动平台的动态响应,可以得到结论：冗余驱动可以明显改善该机床弹性动力学特性,从而减小因弹性变形引起的误差。研究结果为结构设计人员进行结构设计及优化提供可靠的依据。     

并联机床加工精度保障体制

文章对并联机床加工精度的保障系统进行了介绍,该系统涉及分辨率分析、复位位置保证、结构参数标定、工件坐标系建立、刀具长度检测、非线性误差控制、加工零件表面测量以及加工数据基准修正等多个环节,贯穿于机床的设计、制造、控制及加工产品检验等整个过程中.