一种新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的运动传递性能分析

提出了一种新型正交5-DOF并联气囊抛光机床,研究了这种新型5-DOF并联气囊抛光机床的运动学传递性能,定义了速度传递性能评价指标和各向同性性能评价指标,基于这种并联机器人的结构布局特点,分析了各性能评价指标在工作空间内的分布规律,为这种并联气囊抛光机床的应用提供了理论基础。这种新型正交5-DOF并联气囊抛光机床具有结构简单、承载能力强、运动惯性小、初始装配位姿解耦、工艺性好等优点,可用于空间曲面(磨具、叶片等)零件的加工及精密抛光等领域。     

交叉杆并联机床结构参数优化

增大工作空间和提高灵巧度是并联机床设计的一项重要任务。依据运动学反解,采用三维搜索的方法得到了带约束条件的交叉杆并联机床的工作空间;利用自然坐标法推导了该机床的新型雅可比矩阵;基于工作空间和新型雅可比矩阵获得了交叉杆并联机床的灵巧度分布。在此基础上分析了机床各结构参数对工作空间和全域灵巧度指数的影响规律,然后用最小二乘法进行曲线拟合并以工作空间指数和全域灵巧度指数为优化目标对该机床进行优化,与优化前相比,两项指标分别增大了0.40倍和0.26倍,达到了机构优化的目的。     

新型6-SPS并联机床局部承载能力分析

应用并联机器人机构学理论 ,定义了一种新型 6 SPS并联机床处于初始装配位姿时的承载能力性能指标 ,并分析其承载能力性能指标与结构参数关系 ,为设计和使用该结构方案的并联机床提供理论依据。     

6-UPS并联机床静刚度的有限元分析和实验研究

用有限元方法分析一种6-UPS并联机床的静刚度，基于AN—SYS建立该机床的有限元模型，考虑了并联机床的支链和机架的变形，并利用Matrix27单元来模拟铰链；通过APDL语言实现有限元模型的参数化设计，计算出并联机床在工作空间内的刚度分布。静刚度实验表明了该模型的有效性。通过该有限元模型还可以对并联机床的动态性能做进一步分析。     

6—PSS并联机床的运动学分析

以6-PSS并联机床为例，从单一支路的运动分析出发，利用并联机床的结构约束条件，得到并联机床显格式的位置反解方程以及工作空间到输入空间的速度和加速度映射矩阵，最后给出衡量并联机床运动精度的重要指标及其计算式。     

一种新型气囊抛光设备及其位置分析

针对气囊抛光的运动特性和要求,提出了一种新型正交5-DOF并联气囊抛光机床,研究了该机床的位置正反解,推导出位置正反解方程,基于该并联机床的结构布局特点,绘制了该机床的工作空间轮廓图,仿真结果适合于气囊抛光的运动要求,为该并联机床的设计及气囊抛光的应用奠定了理论基础.新型5-DOF并联气囊抛光机床具有结构简单、承载能力强、精度高、运动稳定、惯性小、初始装配位姿解耦、工艺性好等优点,可用于空间曲面(磨具、叶片等)零件的加工及精密抛光等领域.     

3-PTT型水平滑块式三杆并联机床运动学研究

结合“863”项目实施，这里对创新开发的3—PTT型三水平滑块式三杆平移并联机床机构进行了机构、自由度、运动学和工作空间研究，建立了有关运动学模型。这为正确选择该机床的设计结构和运动参数、实现机床控制提供了理论基础。理论研究证明，该机构的工作空间适合长形工件的三坐标加工，编程简单，是一种实用的并联机床构型。     

激光加工用三平移并联机床的分析与研究

设计与研究了一种用于激光加工的三平移并联机床。介绍了并联机床的组成及部件间的连接关系。通过应用并联机构拓扑结构理论对并联机床的自由度进行了分析,得出其自由度输出为三平移。通过建立杆长约束方程,得到并联机床机构的运动学位置逆解方程。应用几何法对并联机床工作空间进行了分析与求解,并得出工作空间与机床机构参数之间的关系。通过建立并联机床的几何参数误差模型,得到机床动平台的输出位置误差,进而为并联机床生产和运动控制提供理论依据。     

并联机床主运动机构工作空间分析

针对一种新型模块化并联机床结构模型，给出了机床主运动模块平面二自由度机构的运动特性，分析研究了工作空间，机构的工作空间与机构滑鞍的行程以及机构的尺寸有关，分别给出了各种情况的工作空间几何形状，并以实例给出了工作空间的几何特性，为该并联机构的设计提供了有参考价值的方法和资料。     

新型并联机床的柔度指标及其在工作空间内分布研究

研究并联机床的柔度及其在工作空间内的分布情况，对并联机床的方案设计和使用有重要意义，对一种新颖的以6－SPS正交3维平台机构为原型6自由度并联机床的变形与力关系进行分析，基于柔度矩阵的子阵，提出该并联机床在任意位姿的4个柔度评价指标，并给出了这些评价指标在定位姿工作空间内的分布情况，为该并联机床的合理任务规划和因受力变形而 产生的加工误差分析提供依据。     

六自由度并联运动机床奇异性研究

6-PSS并联运动机床的奇异性分析是6-PSS并联运动机床其它分析的基础,也是空间机构学分析的一个难点。本文首先解释了并联运动机床奇异性特征,通过建立6-PSS并联运动机床结构数学模型,实现了参数化设计。利用螺旋理论空间分析的优势,建立了6-PSS并联运动机床的Plücker坐标,方便地给出机床受力Jacobian矩阵,同时利用Matlab强大数学计算功能,精确的分析出并联机床的奇异性空间,降低了并联运动机床奇异分析的复杂性。     

铰链间隙对6自由度并联机床刀具位姿的影响分析

为了评价6自由度交叉杆型并联机床中铰链间隙对刀具空间位置与姿态(简称位姿)的影响,提出了一种"分解、求交"方法,确定铰链间隙引起刀具平台位姿的可达空间,进而分析铰链间隙对刀具位姿的影响。基于旋量理论,采用指数坐标法推导了该机床各支链的正向运动学指数式解析表达式,并分别求取单支链单独约束下铰链间隙引起刀具平台的可达空间。对6个空间进行求交处理,获得6支链同时约束下的可达空间,即为间隙引起的误差空间。实验结果证明了该"分解、求交"方法的正确性和有效性。     

基于COSMOS的并联机床有限元分析

针对新颖的五自由度五轴并联机床结构，在三维建模的基础上，借助有限元分析软件COSMOS，根据并联机床具有随位形变化而变化的动态特性，分析了该机床主轴在不同关键位置时整机的静刚度和固有频率。结果表明，机床具有良好的性能。     

Quasi-static kinematics model for motion errors of closed hydrostatic guideways in ultra-precision machining

Aspheric optics has been widely employed in some high-tech industries for its superiority. In order to achieve the ultra-precision machining of these aspheric surfaces, the large optical ultra-precision grinding machine becomes crucial because it determines the efficiency of the whole process. As the key functional unit in ultra-precision machine tool, the hydrostatic guideways are commonly adopted for the excellent performance. However, the motion errors of hydrostatic guideways have a direct influence on the accuracy of the machined workpiece, and some analysis approaches have been reported correspondingly. Although the existed analysis models do work, their imperfections also can be easily captured. Accordingly, a novel analysis model with less imperfection is deserved to be developed. In this paper, the kinematic theory is utilized to establish the quasi-static analysis model for motion errors in closed hydrostatic guideways. Through the large ultra-precision grinding machine designed by our research group, the consistently good agreement between the predicted results and the measured experimental data are obtained. Furthermore, it is found that the motion accuracy is more sensitive to the profile error of the guide rail bearing the external load rather than that of the other guide rail in the closed hydrostatic guideway. The presented research is supposed to be valuable to the peer designers.     

RESEARCH ON POLISHING PROCESS OF A SPECIAL POLISHING MACHINE TOOL

In this paper, a serial-parallel hybrid special polishing machine tool based on the elastic polishing theory is developed, which is used for polishing mould surface by using bound abrasives. This machine tool mostly consists of parallel mechanism of three-dimensional moving platform, series rotational mechanism of two degrees of freedom and elastic polishing tool device. The parallel mechanism controls the spatial position of the polishing tool. The series mechanism controls the pose of the polishing tool. The elastic polishing tool system can realize active control by a pneumatic servo system and passive conformity by a spring. The main process parameters that have influence on surface roughness and polishing efficiency are tool speed, feed rate, force, pose angle and polishing number of times. Optimal combination of process parameters is presented by the Taguchi and grey relational analysis, which provide a choice of parameters as a basis for free-form surface polishing in practice.     

基于边界元法的混联数控机床整机结构动态特性解析

基于边界元法研究混联数控机床整机结构动态特性的解析和建模方法。首先采用粱单元、集中质量单元、弹簧单元及结合部单元建立混联机床整机结构动力学模型，基于边界元方法建立各单元的动力学方程式，通过单元合成方法推导出混联数控机床整机结构动力学方程，用频率扫描法得到整机结构的固有频率。基于所建立混联机床结构动态特性解析方法，开发相应的整机动态特性解析软件，实验证明，所建立混联机床整机动态特性解析方法及开发的软件是可靠的，不仅可以为混联数控机床加工过程中回避薄弱位姿状态提供依据，而且可以为混联数控机床的结构设计提供理论依据，对提高混联数控机床的设计水平具有重要意义。     

精密机床静压气体轴承静特性分析及基本参数的优化

对精密机床气体轴承静特性进行理论分析,运用有限元法将雷诺方程离散化,得到静压气体轴承的承载能力、刚度以及供气量的计算公式。对某精密机床小孔节流静压气体轴承的静态特性进行分析,得到供气压力、偏心率、节流孔直径和刚度以及承载能力之间的关系曲线;通过优化分析,得到精密机床主轴前后静压气体轴承优化的结构参数和操作参数。     

基于凯恩方程的新型并联机床动力学研究

新型并联机床是空间多环机构在机床领域的创造性应用,本文以凯恩方程为基础建立了该机床的封闭形式的动力学方程,该方程不使用动力学函数且不需求导运算,因而便于计算机实现,为对并联机床进行动态分析与设计提供了基础。     

新型并联机床的固有特性研究

新型并联机是空间多环机构在数控机床不上的应用，本文建立了该机庆的弹性动力学有限元模型，并确定了机床的结构参数种典型的加工轨迹，经过有限元实例计算得到了机床一阶有频率变化曲线，通过对计算结果的分析得出机床固有频率随机床结构参数和刀头姿态变化的规律。本文的研究对在机床设计阶段提高机床的动力学性能具有重要意义。     

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 .