改进型三平移并联机构工作空间分析及运动仿真

根据Delta机构的结构,设计了一种改进型三平移并联机构,按照其结构尺寸、并联机构的几何约束,以动平台参考点为基准计算出该并联机构的工作空间。利用VB调用SolidWorksAPI函数对机构各部分零件进行参数化实体造型,然后按照各零件之间的装配关系进行实体装配,并经过渲染形成具有真实感的、参数化的并联机构实体造型。根据给定参考点的轨迹,采用逆解的方法,实时动态地显示出并联机构的工作过程,同时检查各几何约束条件。     

二次开发UG实现飞机操纵系统零件参数化设计与虚拟装配自动化

在对飞机硬式机械操纵系统组件功能和构造特点分析以及零件实体造型和参数化模型建立的基础上,采用UG二次开发工具UG/Open编程,通过编辑不同类型零件参数化模型的几何特征参数实现零件参数化设计;针对UG交互方式进行大型复杂系统虚拟装配存在的操作过程烦琐和重复性差等不足,基于已建立的零部件装配用方位参照信息开发实现装配过程中的零部件自动坐标定位并对虚拟装配过程加以记录,实现虚拟装配自动化。     

基于Pro/E的挖装机虚拟样机设计及运动仿真

隧道挖装机是隧道施工的重要机械,而工作装置则是隧道挖装机中的关键组成部分。利用虚拟样机技术以相应软件为手段对隧道挖装机工作装置进行反求设计。首先根据现场测绘得出的图纸,利用三维造型Pro/E软件对隧道挖装机工作装置组成零件进行三维几何造型,按照其正确装配方式进行整体组装。并按照一定格式把组装好的Pro/E几何造型文件导入到动力学软件ADAMS中,进行调试、定义属性等环节进一步建立了挖装机工作装置虚拟样机,按照其运动规律及油缸相应参数对隧道挖装机工作装置进行运动仿真设计,并编写相应剧本进行运行,根据虚拟样机中设置的测量点在运行之后得出的数据图表确定工作装置的特殊工作尺寸如最高挖掘点、最低挖掘点、最大转动半径、最大转动角等,并给出相应截图。绘制出机构在运动过程中的相应轨迹图并予以分析。经与实际样机工作参数比对,误差在允许范围内,验证了虚拟样机的反求能力。     

面向装配设计的三维实体造型系统的研制

针对国内的三维实体造型系统难以描述装配关系的现状，在研究了装配建模技术和参数化造型技术的基础上，提出了一种新的建模方法，利用VB6．0和Pro／E的软件研制出了以轴为主控零件面向装配设计的三维实体造型系统，并总结出了一般流程。     

并联六坐标测量机的虚拟样机

并联坐标测量机是一种新类型的坐标测量机，它模拟多足生物的运动形式。由于运动的复杂性，只凭计算数据很难直观、准确地判断测头的位置和姿态，必须通过虚拟样机模拟并联坐标测量机的作业过程。在Windows2000环境下，通过VC 调用OpenGL函数，对测量机的各部分零件进行实体造型，并按照零件间的装配关系进行实体装配，获得坐标测量机的三维仿真图，再与运动学位置分析的正解模型和反解模型相结合，开发出能实时运动的三维并联六坐标测量机的虚拟样机，实现高效率、低成本的仿真作业。经测试证明，该系统运行可靠，效果逼真，为研制真实样机提供了手段。     

基于Inventor新型双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构参数化设计

在深入研究点啮合新型双半球形滚子齿式弧面分度凸轮机构理论基础上,建立了该机构的参数化CAD模型,并应用VB驱动Inventor实体造型程序,实现了新型双半球形滚子齿式弧面分度凸轮机构的组成零件和装配体的参数化实体造型,以及适用于机械加工的参数化AutoCAD图纸,从而缩短产品的开发周期,提高设计效率.     

一种多轴混联结构机床的运动学分析和轨迹设计

介绍一种新型多轴混联结构机床并对其进行了运动学分析和轨迹设计,该机床的刀头动平台具有6个自由度,工作台具有2个自由度。运动学分析过程中,通过确定8个坐标系,确定了机床的工作范围及工作轨迹。依据传统理论和现有的五轴机床,定义其中的5个坐标系,根据合理的轨迹设计来定义本结构中的另外3个坐标系,通过分析该机构的各参数之间的关系,构造出其力学模型。     

基于虚拟样机技术的并联机器人机构运动仿真

以先进制造中的机器人工作平台为应用背景,研究一种具有四个自由度的新型并联机器人机构。对这种机构的结构作了简要介绍,运用虚拟样机技术,在SolidWorks软件平台上构建该并联机器人机构模型。按照机构的结构几何尺寸,利用SolidWorks创建零件并进行虚拟样机装配,直接在运动仿真模块COSMOSMotion中,通过设定原动件运动参数进行运动仿真,并对仿真结果进行分析。分析结果证明完全可以运用SolidWorks软件完成并联机构的虚拟样机三维实体建模和运动特性分析,为并联机构的实际样机的试制奠定了基础。     

基于Pro/E的MTS实体造型与装配设计

对MTS进行实体造型和装配设计,使用Pro/E参数化特征造型,讨论了利用VB对Pro/E进行零件参数化建模二次开发和用Pro/E中的Family Table开发标准件三维图库两种方法,采用了自底向上的装配设计,在MTS设计中取得较好的效果.     

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。     

混联机床并联机构的逆动力学分析

采用Lagrange方法建立了VC80混联机床两自由度并联机构封闭形式的逆动力学模型,并用ADAMS建立的虚拟样机验证了该模型的正确性。对给定的加工轨迹下并联机构所需的驱动力进行了计算和分析,结果表明,该混联机床并联机构的动平台和连杆重力需要的驱动力分量最大,其次是切削力和惯性力,而动平台速度的不同对驱动力的影响较小。
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(2PSR+PUU)&RP混联机床的位置及其工作空间分析

针对并联机床摆角小,难以加工复杂曲面零件的缺点,提出一种新型(2PSR+PUU)&RP混联机床的机构构型。首先运用螺旋理论以及修正的K-G公式对机构自由度进行分析计算与验证。运用闭环矢量法对机构进行运动学分析,给出该机构的位置逆解以及基于粒子群算法的正解,确定驱动块和动平台的位姿关系。在SolidWorks软件中采用动静结合法绘制出其工作空间,并利用ADAMS对其摆角进行测算,验证了机构模型的正确性以及机构运动的可实现性。研究表明,混联机床具有3T2R这5个自由度,有较大的工作空间,且其刀具摆角可达(0°～90°),通过刀具的大摆角转动和五轴联动可应用于部分汽轮机,水轮机和航空发动机的叶片和复杂曲面零件的加工。     

Simulation of machining 3D free-form surface in normal direction using 6-SSP and 4SPS+UPU parallel machine tools

A novel 6-SSP parallel machine tool and a novel 4SPS+UPU parallel machine tool are presented, and a novel CAD approach is proposed to machine a 3D free-form surface in its normal direction by using the two parallel machine tools. First, by adopting the CAD geometry constraint and dimension-driving technique, the simulation mechanisms of a 6-SSP parallel manipulator with 6-DOF and a 4SPS+UPU parallel manipulator with 5-DOF are created. Second, a 3D free-form surface and a guiding plane of tool path are constructed above the moving platform of the two simulation mechanisms. Third, the tool axis of simulation parallel machine tool is retained perpendicular to the 3D free-form surface. In the light of two prescribed tool paths, the driving limbs and the pose of the moving platform of parallel machine tools are solved automatically and visualized dynamically.     

一种新型运动副及其在并联机床上的应用

提出了一种基于新型运动副——复合球铰的虚拟轴机床,它是由5-SPS分支组成的并联机构,其中3个分支汇交于一个三重球铰,另2个分支汇交于一个二重球铰,两个球铰固接在一起形成一个复合球铰,代替了并联机构的活动平台,而且机床主轴位于复合球铰中心线上。这种基于复合球铰的5个分支新型虚拟轴机床与基于Stewart平台机构的6个分支的虚拟轴机床相比具有同样多的实用自由度,并且机床结构简单、解耦,其正反解计算及控制亦相对简单。探讨了5分支机床的结构形式,尤其对关键结构——复合球铰的结构,机构位置反解,以及一定姿态下的可达工作空间进行了分析和计算。这种新型虚拟轴机床在空间曲面加工领域将有着广泛的应用前景。     

高温发汗润滑体单胞接触应力分析模型研究

采用“无限大板”中孤立小孔应力集中方法,建立了一种新的以特征参数λ表征的厚壁单胞体接触应力理论模型;以高温发汗润滑体为对象,采用该模型仿真分析了单胞体在特征参数λ≤0.4情况下的胞内应力分布状态。结果表明：随着外载荷的增大,接触半径逐渐增大,且接触区域的各向应力（绝对值）均逐渐变大;最大剪应力逐渐从胞体表面向胞体内部迁移,其y向最大应力从接触中心逐渐向孔边θ=0和θ=-π,r=r₂处转移,x向最大应力从接触中心逐渐向孔边θ=-π/2,r=r₂处转移;该应力集中区逐渐取代胞体接触表面而成为微裂纹诱发源。λ对胞体接触应力分布也有很大影响：当λ=0.4时,孔穴应力集中区与胞体接触区的y向应力差值最大;当λ=0.1时,两处的x向应力差值最大;当外载荷大于1000N时,λ=0.2的胞体内的最大剪应力具有最小值。     

新型并联机床的刚度计算模型

本文建立了并联机床的有限元刚度模型,通过实例计算得出机床的动平台中心距定台中心Ｚ坐标较小及动平台姿态角较小时可获得高刚度;根据实例计算结果和机床倒锥状的结构特点,提出了并联机床主刚度的概念,建立了主刚度简化模型,并以此作为衡量机床刚度的准则。     

任意拓扑结构机床运动轴误差传递链建模方法

在对任意结构机床进行空间几何误差建模时,必须要获得该机床运动轴误差传递链,从而基于微分变换实现任意结构机床误差建模。通过运用多体系统理论,构建任意结构机床拓扑结构与低序体阵列,利用机床拓扑结构与低序体序列提出了机床运动轴连接支承件相对运动矩阵与机床支承件连接矩阵概念,建立了获取运动轴误差传递链的数学模型。该数学模型将描述机床拓扑结构的低序体序列与机床支承件相对运动关系结合起来,给出了获取任意机床运动轴误差传递链的建模方法。并且将利用此建模方法获得的运动轴误差传递链运用于基于微分变换的机床空间几何误差建模中,实现了对任意结构机床空间几何误差建模。最后以五轴立式加工中心为算例,验证了该运动轴误差传递链建模方法的有效性。     

并联机床数控加工碰撞干涉检验算法研究

由于并联机床与通用数控机床在结构上差别较大 ,因此在开发与其配套的CAD/CAM系统时 ,考虑到并联机床的结构特点 ,针对哈尔滨工业大学研制的并联机床BJ -30的结构形式 ,提出了并联机床的数控加工碰撞干涉检验算法。该算法较好地解决了刀具过切、少切 ,以及动平台与工件、刀具夹具与工件的碰撞等数控加工中较难解决的问题。仿真结果证明了该算法具有运算速度快、检验效率高等优点     

Computer-aided geometric machining of a 3D free surface using a 3-UPU spatial parallel machine tool

A novel computer-aided geometric approach for machining a 3D free surface by adopting a 3-UPU spatial parallel machine tool is proposed. Based on the geometry constraint and dimension-driving technique, first, a spatial 3-UPU parallel simulation mechanism is created. Next, a 3D free surface and a guiding plane of tool path are constituted. Finally, the 3-UPU spatial parallel simulation mechanism, the 3D free surface, and the guiding plane of tool path are combined together, and a novel spatial parallel 3-UPU simulation machine tool is created for machining a 3D free surface. In the light of two specified tool paths, the extensions of three driving limbs and the position of the moving platform are solved dynamically by adopting the dimension-driving technique. The results of computer simulation prove that the computer-aided geometric approach is not only fairly quick and straightforward in developing or designing, but is also advantageous from the viewpoint of accuracy and repeatability .     

机床夹具参数化三维标准件图库的开发技术

论述了基于SolidWorks的机床失具参数化三维标准件图库的总体结构,提出了以Delphi为开发工具、以SolidWorks为建模软件平台,基于参数化技术和SolidWorks API技术的机床夹具标准件库的建模的方法,并给出了具体的应用实例.该库的建立有助于提高机床夹具的设计效率.