交叉杆并联机床结构参数优化

增大工作空间和提高灵巧度是并联机床设计的一项重要任务。依据运动学反解,采用三维搜索的方法得到了带约束条件的交叉杆并联机床的工作空间;利用自然坐标法推导了该机床的新型雅可比矩阵;基于工作空间和新型雅可比矩阵获得了交叉杆并联机床的灵巧度分布。在此基础上分析了机床各结构参数对工作空间和全域灵巧度指数的影响规律,然后用最小二乘法进行曲线拟合并以工作空间指数和全域灵巧度指数为优化目标对该机床进行优化,与优化前相比,两项指标分别增大了0.40倍和0.26倍,达到了机构优化的目的。     

6-UPS交叉杆型并联机床的运动学正解算法

6-UPS交叉杆型并联机床是Stewart并联机构的改进形式,由于动平台分两层结构,不具有一般Stewart平台的对称性,因此很难有效地获得其运动学正解的解析解。采用罗德里格斯参数描述旋转矩阵,通过分析动平台位置和姿态变量之间的耦合关系,并采用消元方法消去运动基本方程中的位置矢量参数,最终得到了只关于罗德里格斯参数的三元四次方程组。在此基础上,利用牛顿迭代方法,构造出用于求解该方程组的迭代函数。通过对实际的并联机床分析,证明了该方法的正确性和有效性。     

一种3-TPS(RRR)型并联机床伸缩杆的设计

针对一种3-TPS（RRR）型并联机床的伸缩杆进行了结构设计与分析,给出了伸缩杆参数设计时确定伸缩杆伸缩行程、径向尺寸及驱动速度的方法,为该类并联机床伸缩杆的设计提供了借鉴。     

3-TPT 型并联机床的精度分析与仿真

为提高3-TPT型并联机床的运动精度,解决杆长误差和铰链间隙误差的影响问题,将3-TPT型并联机床的各条支链作为假想的单开链,利用矩阵法结合从运动学方程微分得到的结论,推导出杆长误差和铰链间隙误差与终端动平台位置误差的映射关系.以东北大学研制的3-TPT型并联机床为模型,在MATLAB下利用蒙特卡洛方法分析了工作空间内杆长误差和铰链间隙误差对终端运动精度的影响规律.仿真结果表明,该机床的终端输出误差较小,约为输入误差的1/15～1/12.5,基于该构型的试验平台可达到较高的运动精度.     

中国机床工业的发展和市场需求

1 世界机床强国发展状况 加工技术及其装备在制造过程中占有重要地位:装备制造中80%以上的零件需进行加工,而且加工过程周期长,约占新产品开发周期的30%～40%,占批量生产产品工时的40%～50%.加工费用高,全世界切削加工耗费每年在2 500亿美元以上.因此机床工业是装备工业的核心,世界发达国家对此都非常重视,机床产值持续增长,如图1所示.     

交叉杆型并联机床的虚拟装配和分析

采用PRO/E软件对BJ-04-02(A)型并联机床实物进行了建模和装配,并结合仿真分析软件ADAMS对模型进行动力学仿真,从而获取了并联机床的动力学曲线。     

Parallel Machine Tool

并联机床是90年代问世的新型数控加工装备,其研发使机床行业面临新的机遇与挑战。简要评述了并联机床的国内外发展现状和未来趋势,以及设计理论与关键技术的研究进展。结合样机设计与制造的实践经验,提出亟待解决的若干理论与技术问题,以及解决这些问题的可行途径。     

基于虚拟样机技术的并联机床动态特性分析

介绍了一种基于Steward平台的2TPT-PTT并联机床构型.利用虚拟样机技术, 在Solidewroks和Workbench的环境下,建立了2TPT-PTT并联机床的动态模型.运用有限元法对机构的运动分支的动态特性进行了研究,获得了其六阶固有频率及相应的振型.通过机构的谐响应分析,求解了机构的共振频率.研究结果表明:整个机构在170～180 Hz易产生共振,平行机构的连杆为其薄弱环节,为并联机床的优化设计提供了理论依据.     

并联机床整机组合设计的实现方法研究

并联机床整机组合设计是并联机床数字化快速开发平台的一个重要组成部分 ,其主要任务是实现从简单的运动学模型到具有实际意义的机床模型的过渡。本文提出了自动完成并联机床组合设计的替换方法 ,建立了一个相对完整的整机组合设计理论体系 ,并阐明了替换方法中替换基准的含义以及替换方法的局限性和应用时的注意事项     

6-SPS型并联机床基于动态特性的优化设计

为了从设计着手改善6-SPS型并联机床的动力学特性，依据所建立的该娄并联机床XNZ63的结构动力学模型，求解并分析了其动态特性。讨论了材料参数和截面参数等参数的变化对XNZ63的动态特性的影响规律，并据此对这些参数进行了优化设计。仿真实验结果表明，经过优化设计，XNZ63的动态特性得到了明显改善，为6-SPS型并联机床的优化设计提供了理论依据和方法。     

多功能模块化串并联机床结构的研究

在分析当前机床技术发展的趋势的基础上，提出了一种新型模块化并联机床结构，机床主运动的实现采用并联机构，工件的进给运动由串联机构实现。研究了机床主运动模块平面二自由度机构的运动特性，给出了机构运动学正反解。机床采用模块化结构设计，据加工需要，可方便快捷地组合设计不同自由度的机床；运动机构串并联相结合，既具有结构简单，刚度重量比大，响应速度快的特点，又具有工作空间较大的特点。     

并联机床加工性能的实验研究

研究和验证了BJ-04-2(A)型并联机床的加工精度与加工表面粗糙度。研究手段是选择国家标准样件进行加工实验,样件加工采用一次装夹,运用端面铣削、侧刃铣削、钻削和镗削的方法加工而成。实验数据结果的分析表明,BJ-04-02(A)型并联机床加工精度中,直线度基本满足国家标准的要求,其它精度指标则未达到标准的要求,加工的表面粗糙度相当令人满意。     

5-UPS/PRPU五自由度并联机床动力学建模

介绍了一种新型的5-UPS/PRPU五自由度并联机床,为该机床建立了基于动平台位姿参数的动力学模型。分析了机床中主要构件的运动情况,建立了各个构件的运动速度与机床驱动速度的映射关系,推导了各个构件的惯性力、重力、切削力等外力所产生的等效驱动力,建立了机床驱动力与运动参数之间关系的动力学解析方程。     

用直线电动机驱动并联机床的理论研究

针对现代机床向精密和高速发展的趋势，提出了把直线电动机引入并联机床，使并联机床在零传动条件下实现精确进给和高效加工。阐述了直线步进电动机的驱动要点，给出了这种新式并联机床的基本模式。     

基于凯恩方程的新型并联机床动力学研究

新型并联机床是空间多环机构在机床领域的创造性应用,本文以凯恩方程为基础建立了该机床的封闭形式的动力学方程,该方程不使用动力学函数且不需求导运算,因而便于计算机实现,为对并联机床进行动态分析与设计提供了基础。