串并联机床机构设计和运动仿真+CAD图纸(4)

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1.3.1 研究目的

本文期望将并联机构融入传统机床，以期两者能够有机结合、各取所长，因此，本论文针对串并联运动机床`751^文-论'文"网www.751com.cn，要研究并设计的对象是具有两个单元的串并联机床机构，第一个单元是一个传统的五坐标轴机构，第二个单元是一个串并联机构。先在MATLAB中对第二个单元中的并联机构进行运动学逆解分析，再在ADAMS中对整个机床机构进行运动学分析和仿真，并验证了逆解模型的正确性。由于并联机床运动十分复杂，仅凭计算很难得到机构末端执行件的准确运动规律，加之并联运动机床有多种几何约束，刀头点能否实现给定的轨迹，所以需要通过运动仿真来解决[7~8]。

1.3.2 研究内容

本论文研究的主要内容是串并联机床的设计和运动仿真。具体主要包括以下几个方面：

(1) 调研收集分析有关资料，总结串并联机床机构工作特点。

(2) 确定串并联机床机构设计总体原则[9]。

(3) 进行串并联机床计算机辅助设计[10]和建模。

(4) 进行串并联机床运动学分析与仿真，验证模型的正确性。

1.4 全文安排

第一章“绪论”，介绍了该课题的选题背景与现实意义，并对并联机床国内外研究现状与发展趋势作了简述。

第二章“串并联机床机构的方案设计”，分析了串并联机床的构型，并有针对性的设计了两个加工单元的模型。第一个单元是一个传统的五坐标轴机构;第二个单元是一个串并联机构，以六自由度并联机构为主体，并与机架、床身等进行串联形成串并联机构。

第三章“基于MATLAB的六自由度并联机床机构的运动学分析”，主要是对并联机构从运动学正逆解两个方向进行运动学位置分析，针对研究的对象——六自由度并联机床建立其逆解模型，在MATLAB中获得用于控制刀具运动轨迹的理论曲线。

第四章“串并联机床机构的运动学仿真”，在ADAMS中对串并联机床机构进行运动学仿真[11]，并将其中六自由度并联机构控制刀具运动轨迹时的杆长变化曲线与Matlab中得到的曲线相比较，验证并联部分逆解模型的正确性。

第2章串并联机床机构的方案设计

2.1 引言

串并联机床机构中并联部分的机构类型[12]是整个机床机构的核心特征之一，对并联机构的构型研究[13~14]具有非常重要的意义。关于并联机构的机构理论研究一直是机构学家们关注的热点，要设计出具有一定作业能力与性能的并联机构，要求对并联机构的组成原理非常熟悉。并联机床一般具有以下几个功能模块：①执行模块（电机）；②机座 (定平台)；③动平台；④机架；⑤定位模块；⑥驱动；⑦控制和显示模块；⑧润滑与冷却模块。由于并联机床机构的组成原理并不是简单的空间机构组成原理，它与每条支链的运动特性直接相关，因此并联机构的自由度、运动副类型、铰链类型之间都有一定关系。本章节将简单介绍并联机构构型方法，对其进行机构方案设计，并在此基础上展开机构串联部分的设计。

2.2 串并联机床机构的构型研究

虽然并联机床机构具有诸多优点，能够实现很多传统机床无法实现的加工，但是由于并联机床的技术还没有达到传统机床那么成熟，并且并联机构杆件较多，极易发生干涉、互相牵制，装有主轴头的动平台能够偏转的角度有限，也极易发生干涉，导致在加工时它的加工空间较小论文网。故本文期望将并联机构的优点融入传统机床，以期在一定程度上增大并联机构的可加工范围，减少干涉；与此同时，由于并联机构的加入，可以缩短加工时间，在提高机床刚度的同时实现加工的灵活性与机动性。因此，本文针对串并联运动机床，要研究并设计的对象是具有两个单元的串并联机床机构，如图2.1所示，第一个单元是一个传统的五坐标轴机构；第二个单元是一个串并联机构，以六自由度并联机构为主体与机架、床身等进行串联形成串并联机构。