Stewart平台式并联机床的干涉计算

并联机床是一种特殊的机床,类机器人的并联结构使得机床的干涉问题相对突出。为此对并联机床的干涉问题进行了分类,针对两类干涉问题。分别讨论了进行干涉计算及检验的方法,并给出了并联机床中连杆与连杆、连杆与主轴电机不发生干涉的条件,以及两种常用铰链不发生干涉的条件。     

并联杆系机床结构干涉

通过对并联杆系机床结构干涉问题的研究,分析影响机床加工尺寸范围的因素,建立了并联机床支承腿之间及虎克铰结构干涉的数学模型,为并联机床的结构系列化设计提供了依据,并做了实例计算。     

内铣式并联机床运动空间干涉分析

通过对内铣式并联机床进行结构设计，运用Pro／Engineer2000i2进行三维造型，以Matlah5．3为编程工具，分析了其在运动过程中可能产生的各种干涉情况。并利用并联机床逆解及中心轨迹法建立起构件之间干涉的数学模型，最后讨论了干涉对工作空间的影响。这些工作为并联结构系列化设计提供了理论依据，并对并联机床的运动分析、运动控制参量求解都有直接的意义。     

并联机床电主轴干涉校验

具有空间复杂曲面加工能力的六轴联动的并联机床 ,动平台倾斜角一般应在左右 ,甚至更大。在动平台中心安装上电主轴后 ,由于动平台倾斜角的原因 ,在并联机床理论工作空间内 ,电主轴与 6根变长驱动杆之间可能会发生干涉 ,而且电主轴尺寸的不同 ,干涉发生范围也不同。本文讨论了电主轴与 6根驱动杆之间干涉计算问题 ,给出了干涉校验计算方法和公式 ,并用MATL AB5 .2软件设计了运行程序 ,这对已制造的并联机床 ,可作干涉校验 ,确定工作空间内电主轴的结构尺寸 ,或根据新的电主轴尺寸重新确定机床工作空间 ;对新的设计 ,先选定电主轴后 ,其尺寸参数 ,可作为干涉约束条件 ,可计算得到无电主轴干涉的并联机床设计参数     

3-TPS(RRR)并联机床设计中的干涉分析

介绍了一种3-TPS(RRR)并联机床,对该机床平行约束机构的构件间、平行约束机构和并联机构间的干涉进行了详细分析,给出了相关构件间干涉判别的计算公式。通过对该机床虚拟样机的干涉检查,验证了干涉判别计算公式的正确性。这些判别公式为该机床原型样机的设计提供了依据。     

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     

具有内力的3PRS/UPS冗余并联机床刚度分析

冗余结构可以提高并联机床的刚度,冗余机构在运动中由于各支链的误差使得机构会产生干涉内力,旨在研究内力对冗余并联机床刚度的改善作用,为靠内力提高并联机床性能提供理论基础.首先采用能量法推导了3PRS/UPS冗余并联机床的刚度模型,然后对具有内力的3PRS/UPS冗余并联机床刚度进行了分析.最后给出了特定位姿下的两种形式的刚度计算实例.结果表明内力对机床刚度的影响很小.     

Hexaglide并联机床工作空间研究

对一种Hexaglide并联机床进行了工作空间分析。考虑了连杆干涉、杆长以及关节运动副转角限制,以及并联机床的奇异位形对工作空间的影响,采用函数求导的方法求出了相邻连杆中心线的最短距离,缩短了干涉检查的计算时间,并采用matlab软件对并联机床工作空间进行了绘制。     

基于OpenGL的并联机床建模与运动仿真技术

介绍了基于OpenGL的并联机床实体建模和运动仿真技术。对一种新型五自由度并联机床的机构特点进行了简单描述,并建立了机床运动的数学模型。利用OpenGL的图形库和矩阵堆栈建立了该机床整体结构的实体模型,利用坐标变换对机床进行了运动仿真,对机床进行了干涉检验,分析了运动仿真的实时性策略,并开发了并联机床的仿真系统。对于同一轨迹运动分别进行轨迹绘制,仿真系统用时12秒,机床样机用时10·8秒,二者结果基本一致。     

并联机床自己干涉和奇异位形的检查方法

自己干涉和奇异位形的检查判断方法对于计算并联机床工作空间是非常重要的。因此,本研究详细讨论了并联机床自己干涉的检查方法,又以日本丰田工机公司的并联机床HexaM为模型,讨论了奇异位形的判断方法,给出了明确的计算公式。并通过HexaM机床工作空间的计算结果与实验结果的比较,证明了本文所述的自己干涉和奇异位形检查方法及计算公式是正确的。     

IC芯片粘片机并联焊头机构的静刚度分析

针对所设计的IC芯片粘片机的并联焊头机构,建立了机构的静刚度模型。使用M atlab软件绘出了机构在整个工作区间的静刚度特性曲线,并对左右驱动部分和连杆的刚度对其影响进行了分析。根据这些曲线,说明所设计的并联焊头机构能满足IC芯片粘片机的工作要求。     

球面两自由度冗余驱动并联机器人弹性动力学分析

建立了球面2-DOF冗余驱动并联机器人弹性动力学模型。将机器人系统的6个空间弯杆划分为6个子结构,考虑空间弯杆的弯曲、拉伸和扭转变形,基于有限元法求出了各子结构的弹性动力学模型;根据转动副的约束特点以及各分支与输出轴的变形协调约束关系,将子结构组装成3个分支并进行装配,得到系统的弹性动力学模型;将理论计算与有限元仿真得到的机构在初始位置时的固有频率进行对比,验证了系统弹性动力学模型的正确性。通过对比分析球面2-DOF非冗余与冗余驱动并联机器人输出端的动态响应,验证了冗余驱动的引入可以明显减小机器人输出端的最大弹性位移。研究结果为含有空间弯杆并联机器人的结构优化设计以及振动分析提供了理论依据。     

多杆系统中导波能量传递特性试验研究

超声导波技术具有应用于平行钢丝拉索缺陷检测的巨大潜力,分析导波能量在平行钢丝拉索中的传递特性是利用导波技术进行缺陷检测的重要前提。采用研制的基于磁致伸缩传感器的检测系统,试验研究L(0,1)模态能量在多杆系统内部的传递规律,发现了主、被动杆间导波能量交替振荡传递的现象,影响传递规律的主要因素包括导波激励频率、杆间接触效应强弱以及杆间耦合次序等。为分析上述新现象的机理,在考虑机械接触效应的双直杆模型基础上,进一步引入杆间径向耦合振动,建立适用于多杆系统的修正等效模型,模型计算结果可用于定性分析和预测多杆系统内能量交替振荡传递的试验现象,分析所得规律与试验结果具有较好的一致性。     

IC芯片粘片机并联焊头机构的弹性动力学分析

将IC芯片粘片机并联焊头机构的各高速运动杆件看作弹性杆件,用运动弹性动力分析的方法建立了机构的弹性动力学方程,并使用Newmark积分法求解出了方程在整个工作空间的弹性位移曲线。根据这些曲线,说明在计算焊头的运动精度和定位精度时,必须考虑焊头的弹性位移。     

采煤机液压拉杠力学特性实验

针对在采煤机工作过程中,液压拉杠时常断裂的问题,采用1∶1模拟煤矿井下综采成套装备实验平台。以MG500/1180-WD采煤机为研究对象,通过无线数据传输系统,分别对采煤机空载、重载4种不同工况下液压拉杠的力学特性进行了测试与研究。研究结果表明：不同工况下液压拉杠的载荷均未达到实验前的预紧力;采煤机起车时,位于机身上方两个液压拉杠的载荷趋势较大;在采煤机重载截煤工况下,位于采煤侧上方的液压拉杠处于压缩状态,并且载荷最大。     

八索立式储罐并联机器人设计及性能优化

针对石油化工行业中广泛应用的大型立式储罐检修任务,传统的脚手架、导轨及爬壁机器人等工作平台存在拆装困难、结构复杂或运行速度较低等缺点,有效载荷能力和工作效率受限制。索并联机构具有工作空间大、承载能力强、模块化等优点,在大型立式储罐的检修领域极具应用潜力。提出一种采用四根支撑杆的八索驱动并联机器人工作平台及出索点位置可调的模块化支撑杆设计;建立了索并联机构的运动学模型和平面简化模型,分析机构参数对其工作空间的影响,并针对20 m口径典型立式储罐给出了优化结构参数;结合索牵引并联机器人的工作平台沿不同轨迹运动时索长、索力变化分析,确定了运动规划时优选运动轨迹。     

涡旋压缩机球形防自转机构的分析

建立了球形防自转机构的模型,分析了其工作原理,将球形防自转机构简化为平行四连杆机构.确定了钢球数目的合理选择及其相对分布位置.通过对其动力特性的分析,可知它为半周受力,且受力的状态是连续交替循环的一种高效率的防自转机构.     

Existence of complete band gaps in 2D steel-water phononic crystal with square lattice

This paper theoretically and experimentally studies the existence of complete band gaps in two-dimensional (2D) phononic crystal consisting of parallel steel rods in water with square lattice. The band structure of phononic crystal is calculated by a plane wave expansion (PWE) method. Based on the well-known ultrasonic immersion transmission technique, the overlapping transmission spectra of acoustic waves, a complete band gap, is experimentally measured along the two high-symmetry directions of the first irreducible Brillouin zone. There is a very good agreement between the experimental result and the range of frequencies of the complete band gap.     

Computer simulation machining a 3D free surface by using a 3-RPRU parallel machine tool

A novel computer aided geometric approach is proposed to machine a 3D free surface by adopting a 3-RPRU parallel machine tool. Based on the geometry constraint and dimension-driving technique, a 3-RPRU parallel simulation mechanism is first created. Next, a 3D free surface and a guiding plane of tool path are constituted. Finally, the 3-RPRU parallel simulation mechanism, the 3D free surface, and the guiding plane of the tool path are combined together, and a novel 3-RPRU simulation parallel machine tool is created for machining a 3D free surface. In the light of two specified tool paths, the extension of the three driving rods and the position of the moving platform are solved and visualized dynamically. Based on the computer simulation results, some analytic formulas are derived to solve the extension of driving rods of the 3-RPRU parallel machine tool in a reverse solving process. From the simulation and analytic results, it is proven that the computer simulation machine tool approach is equivalent to the analytic approach to machine 3D free surfaces. The computer simulation machine tool approach is straightforward without compiling computer programs, and is also advantageous from the viewpoint of accuracy and repeatability. This project is supported by NSFC 50575198.     

锻造操作机提升机构设计方法

基于螺旋理论并结合工程实际对锻造操作机的构型设计进行系统、深入的研究,构造多种串并联形式的混联结构锻造操作机提升机构构型。这些锻造操作机提升机构的升降和俯仰运动采用平面五杆机构实现,侧移运动采用一种典型DANGO&DIENENTHAL(DDS)锻造操作机的侧移系统实现,大车前进方向的移动和侧摆由悬挂系统实现。所以这些锻造操作机提升机构解耦性能高,均为实际应用中可以考虑的构型。根据实际工程经验可知,锻造操作机的悬挂系统为由前悬挂部分和后悬挂部分组成的并联机构,前悬挂部分由两根对称的悬挂杆组成,后悬挂部分由单根悬挂杆或两根对称的悬挂杆组成。将悬挂并联机构型综合分为后悬挂部分含单根悬挂杆和两根悬挂杆两种情况进行讨论,采用基于螺旋理论的约束综合法,构型得到了四种悬挂并联机构构型,其中三种构型为无过约束机构,应用前景广泛。