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改进型3-RPS并联机构的设计与研究
| 论文题名： | 改进型3-RPS并联机构的设计与研究 |
| 关键词： | 混联机构;3-RPS并联主轴装夹机构;静力学分析;运动仿真 |
| 摘要： | 目前,大型舰船用螺旋桨尺寸大,加工装备存在单面加工、桨叶易振颤、刚性差、二次装夹、加工工期长等不足。首次提出了基于混联机构(并联+串联)的双刀双面对称加工的方法。有利于消除加工过程中产生的悬臂梁效应,减弱振颤,提高加工效率和加工精度。混联机构由串联机构和三自由度并联机构组成,串联机构实现X、Y向运动,并联机构实现主轴刀具的Z向运动和姿态运动。本课题主要研究混联机构中的3-RPS并联主轴装夹机构。 首先针对少自由度并联机构导致并联机构存在运动参数耦合的问题,借助空间机构学对机构进行自由度计算和运动参数解耦,利用数值法和解析法分别完成并联机构的正、逆解分析,求得了机构的速度雅可比矩阵,推导了位置、速度的正反解公式。对并联机构进行了静力学分析,推导了静力平衡方程,求得了机构的力雅可比矩阵,确定了外力和驱动力及约束力之间的映射关系。 其次采用极限边界法搜索并联机构的工作空间,并基于工作空间的要求设计结构的各部分尺寸。对机构各主要部件进行了设计和选用,利用SolidWorks建立了各构件的模型,并进行装配,得到并联机构的三维实体模型。 然后基于仿真分析软件ADAMS建立了并联机构的仿真模型,对机构的自由度分析以及正反解分析进行了仿真验证。基于并联机构的轨迹规划,完成了机构的运动学和动力学仿真分析,验证了理论分析的正确性和三维模型建立的准确性,为并联机构各构件的设计选型与整机的运动控制奠定了可靠基础。 最后利用有限元分析软件PATRAN,对并联机构模型进行静刚度分析,得到了不同动平台位姿以及不同动定平台间距条件下,并联机构在各个方向上的刚度。验证了所设计的并联机构能够满足实际加工中的刚度要求。通过对并联机构模型进行模态分析,得到了并联机构各阶固有频率和各阶振型等振动特性,为实际应用中避免发生共振现象提供理论依据。 |
| 作者： | 仲明 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 钟诗胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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