多自由度系统准静态刚度理论研究

通过对多自由度系统的模态函数进行分析和研究,探讨了多自由度系统的准静态刚度理论,并分析了多自由度系统在准静态区内动柔度与静柔度之间的理论误差,在机床准静态刚度试验中得到了验证,解决了用单自由度理论研究的准静态刚度试验方法可应用于多自由度机床静刚度测量的理论问题。     

基于Stewart平台并联机床伺服控制系统稳定性研究

针对传统机床自动化加工不足及液压伺服控制系统的不稳定性,设计了一种并联式多自由度机床加工机器人,提出了模糊控制与PID控制相结合的控制方法,很好的解决电液缸运动不平稳性问题。介绍了并联式机床的整体结构、工作原理、常规PID原理及模糊控制原理;以并联式多自由度机器人单个电液缸为单元,建立模糊PID控制电液缸系统模型,利用MATLAB仿真软件来对比两种控制方式进行实验仿真。实验数据表明相比常规PID控制方式,模糊PID具有很好的自适应性、抗干扰、稳定性,验证了该控制方法的合理性,并且能够达到机床实际加工要求。     

一种基于稳定性图的车铣复合机床切削稳定性研究及优化

为提高车铣复合机床的切削稳定性,避免切削过程中的颤振问题,文中以稳定性叶瓣图（以下简称稳定性图）为基础,研究了切削微型零件过程中的颤振问题。通过对车铣复合机床机构和机床模型的分析,得到了机床动态振动模型和机床颤振的数学模型。同时通过锤击试验方法,得到了刀具与工件系统的传递函数,构建了车铣复合机床的稳定性图。最后对机床主轴部件、机床后轴部件和高频铣削部件的稳定区间进行了研究,该实验研究结果指导和优化了车铣加工切削微型零件的参数选择。     

精密机床半主动隔振系统多目标优化

针对精密机床半主动隔振系统最优化问题,建立2自由度机床力学模型;以导轨2点加速度均值最小为优化目标函数,并考虑多种约束条件,编制了具有基因库和E算子的遗传算法软件包GaE对机床隔振系统主动元件和被动元件参数进行优化.优化结果表明,用遗传算法求解2自由度机床隔振系统最优化问题是高效的,同时也是全局收敛的.     

基于遗传算法的机床半主动隔振系统多目标优化

建立机床半主动隔振系统2自由度机床力学模型，以导轨中点加速度最小化为评价函数，并考虑若干约束条件，编制具有基因库和E算子的遗传算法软件包Ga205E，对机床隔振系统主动元件和被动元件的多个参数进行优化。优化结果表明：对于2自由度机床隔振系统多目标优化问题，用遗传算法求解是高效的，同时也是全局收敛的。     

考虑刀具和工件动态耦合特性的薄壁件铣削稳定性研究

针对薄壁零件加工过程中的颤振现象,考虑刀具和工件的动态耦合特性,建立多自由度铣削颤振模型,并针对刀具和壁板类薄壁工件进行模态实验,获取相对传递函数,采用解析法(ZO A)绘制了颤振稳定性叶瓣图。通过对比仅考虑刀具或工件的动态特性,最终得到薄壁件多自由度系统稳定性极限预测模型。该模型精确绘制了薄壁件铣削稳定性叶瓣图,对以后的生产加工提供指导。     

基于稳定性理论的机床动态优化方法的研究

基于建立的刀具-工件铣削再生颤振多自由度动力学模型,研究了考虑机床结构参数和加工参数的切削稳定性评价方法。提出了基于稳定性理论以扩大稳定性区域和最大材料切除率为优化目标的机床全生命周期稳定性动态优化方法。在设计阶段,通过对影响稳定性的工艺参数动力修改扩大稳定区域;在生产阶段,进行刀具装夹结构和切削参数的优化,进一步扩大稳定区并确保稳定切削下的最大材料切除率。     

运动目标六自由度单束激光跟踪测量方法研究

本文提出了一种利用单束激光跟踪测量运动目标位置与姿态的新方法.设计了一种能产生多自由度信息的角锥靶镜.在描述系统工作原理,建立系统数学模型的基础上,分析了激光干涉测长数据和CCD信号特征与目标各平动和转动量之间的关系.通过数值方法测定物体六个自由度的变化量,并调整二自由度跟踪反射镜,以实现目标的连续跟踪测量.     

基于动态磨削深度的非圆轮廓高速磨削稳定性建模与分析

磨削颤振严重影响非圆轮廓轴类零件的磨削加工表面质量,降低其生产效率.在分析非圆轮廓磨削几何运动学特性的基础上,通过等效简化"工件-砂轮"系统为多自由度弹簧阻尼系统,将砂轮和工件的接触过程转化为物理模型,综合考虑再生效应和非圆轮廓磨削动态几何特性,推导了非圆轮廓动态磨削深度计算方法,并建立了多因素耦合的非圆轮廓磨削动力学模型.以典型非圆轮廓轴类零件-凸轮轴为例,基于试验和理论计算方法获得了磨削工艺系统模态参数和接触刚度,考虑接触刚度非线性特性绘制了磨削工艺系统稳定性叶瓣图;最后,以试验研究验证了所提出模型和方法的正确性,揭示了非圆轮廓磨削颤振稳定性机理,结果表明:考虑接触刚度的稳定性叶瓣图可更准确地预测磨削工艺系统的稳定性,在稳定区域高速磨削可以有效地提高非圆轮廓轴类零件的加工质量,不同轮廓位置的振动状态存在明显差异.     

新型5-UPS/PRPU 5自由度完全并联机床

介绍了一种新型5自由度完全并联机床.该机床具有5个驱动分支和1个约束分支,可以实现3维移动和2维转动.该机床结构设计采用了多种新型构件,运动控制系统采用开放式、模块化设计,实现了机床的运动伺服控制、位姿实时检测等功能.加工试验表明,该机床具有良好的运动稳定性和较高的位置精度,可实现5坐标加工.     

模态分析技术的发展及其在机床结构改进中的作用(二)

确定机床结构薄弱环节 和改进指标的方法 对机床系统进行模态分析的主要目的,要发现结构中的薄弱环节,确定改进指标,提高机床结构的抗振性能,以克服实际切削能力远低于机床功率的现象,以便充分利用机床功率(图3a)因此,识别机床的模态参数,只是改进机床的第一步;许多问题还有待解决并需对其分析方法作进一步的发展。 在识别模态参数后,首先要判定那些模态是与机床的加工性能有关。因为机床是多自由度系统,通过激振试验和模态识别,往往会得到众多的模态。但真正对加工性能有影响的,只是少数模态;其余模态不是其频率和切削过程激励出的模态频率…     

三平动并联机床开放式数控系统开发

密切结合开发可实现三平动自由度并联机床的需要 ,结合开放式控制系统的思想 ,以“PC PMAC”为系统硬件平台 ,基于Windows98操作系统 ,设计并联机床数控系统 ,并按照软件工程的思想 ,采用面向对象的方法 ,开发了开放式多轴联动控制系统     

微热管内壁非连续微结构微细电解加工法及其实现

针对1μm～1mm的微热管内壁非连续微结构加工困难,加工工艺稳定性和定域性差等问题,提出了一种基于变截面多线螺旋电极微细电解加工微热管内壁非连续微结构的新方法。针对所提出的新方法,研制出了一种微细电解加工机床,通过对其机床本体及结构原理、控制系统、电解液系统三方面的全面设计实现了微热管内壁非连续微结构的电解加工成型。     

基于OpenInventor的六自由度钻铣机加工仿真研究

针对面向航空装配的六自由度钻铣机,利用0penInventor结合VS2008软件构建其加工仿真系统。以虚拟现实语言VRML为数据接口,从UG和CATIA中分别导入机床本体和加工零件,完成机床的三维运动学仿真。在研究0penInventor现有的挤压函数基础上,结合实际加工过程,给出改进算法,得到多轴加工过程中理想的刀具扫描体。最后利用生成的刀具扫描体完成加工仿真以及加工过程中的碰撞检测。通过验证,系统可以实现六自由度钻铣机的加工仿真,仿真效果真实,沉浸感强。此方法同样适用于任何形式多轴机床的加工仿真。     

数控铣齿机床传动系统固有特性及灵敏度的分析

以数控铣齿机床传动系统为研究对象,根据隔离体分析法建立了多自由度振动模型。采用集中质量法处理系统转动惯量矩阵与刚度矩阵,基于矩阵迭代法利用MATLAB软件编写程序求得系统的固有频率和主振型,采用灵敏度的方法对传动系统各构件进行了动态分析。     

一种4自由度冗余并联机床的控制

在一台非冗余4自由度并联机床上添加一条具有主动驱动的冗余支链,构造4自由度驱动冗余并联机床,研究其控制策略。基于相应的非冗余并联机床的位置控制,对冗余机床的冗余支链采用力控制方式以控制冗余支链的内力,其他运动支链采用位置控制以保证机床的运动精度。在推导出控制系统传递函数的基础上,分别分析控制系统的稳定性、抗干扰能力和响应性能。最后将位置/力控制方式集成到冗余机床的数控系统中,并进行试验研究。通过机床沿圆形轨迹运动的轮廓误差试验证明此控制方式可以保证冗余并联机床和对应的非冗余机床具有相似的轮廓误差,而且冗余支链减小了非冗余伸缩支链中的间隙,从而证明了冗余支链力控制工程的有效性和可行性。     

基于多轴电液伺服转向系统的重型车辆操纵稳定性研究

车辆的操纵稳定性是影响车辆行驶安全性的关键因素,操纵稳定性分析通常基于经典线性二自由度车辆动力学模型。该模型忽略了转向系统的影响,直接以前轮转角为输入,无法充分描述车辆的操纵稳定性。以多轴电液助力式转向车辆为研究对象,在二自由度动力学模型的基础上进一步考虑了电液伺服转向系统对车辆操纵稳定性的影响,建立以转向盘转角为输入的多轴电液助力式转向车辆二自由度动力学模型并进行仿真分析。结果表明,电液伺服转向系统模型的加入显著增加了多轴车辆到达稳态转向的时间,且在小转角转向时车辆瞬态质心侧偏角峰值降低,车辆操纵稳定性有所改善。因此,考虑电液伺服转向系统部分的模型可有效提升重型多轴车辆转向性能分析的准确度。     

扩大龙门铣床工艺范围的新方法

能否将已有的旧龙门铣床改造成为小件多平面加工的专用机床,并从而获得高效率呢?本文主要介绍将普通龙门铣床(X2020)改装成多工位“组合机床”,扩大机床使用范围的新方法。 我厂在生产EQ-140汽缸体中需铣削加工,而且属于大批量生产,因此决定对我厂X 2020龙门铣床进行改装,采用增加动力头的办法实现多工位加工,充分发挥该机床工作台进给功率和机床高刚度的特长,将其改装成多工位同时铣削的“专用组合机床”。现简介如下: 1.铣削的动力头及其装置的增设 为了充分利用该机床,并能保证在机床的有效行程内一次完成14道工序(见图1机床平面布置图…     

去耦隔振系统简易设计方法的探讨

在车载、舰载大中型电子设备的隔振系统设计中,常采用背架式隔振系统(在底部和侧面各装有4只和2只隔振器,图1),或滑柱式背架结构(K_5、K_0的垂直刚度为零,图2)来改善设备的动态稳定性。由于这些系统耦联的自由度较多,其动态稳定性一般较差。本文通过对背架式和滑柱背架式两种隔振系统的动力分析,在研究各耦联自由度之间相互关系的基础上,提出用减少耦联自由度的方法来进行隔振器的设计。     

多自由度内共振系统的非线性动力学行为分析

为了深入研究多自由度内共振系统的非线性动力学行为,通过对切削过程中切削力变化状况的分析,建立了包含工件-刀架子系统的多自由度非线性系统的切削颤振模型以及系统的振动方程.基于Poincare映射和分岔理论,得到了系统随进给速度变化时的全局分岔图以及系统在速度变化过程中的运动状态和系统振幅的变化情况.MATLAB软件在1:2内共振时的数值仿真结果表明:在1:2内共振时,工件子系统运动状态主要为准周期运动和混沌运动,而刀具子系统运动状态主要为准周期运动.通过切削颤振的分析结果可知,当系统发生1:2内共振时,工件-刀具子系统除了产生自激振动外,还出现了比较复杂的单自由度自激振动系统中没有出现的多环运动和混沌运动,表明多自由度或弹性体系统会出现单自由度预测和解释不了的现象.