[可靠性建模及试验技术]面向数控机床可靠性试验的多维力随动加载装置

面向五轴联动数控机床的可靠性试验提出多维力随动加载方法，对五轴联动进给主轴施加多维力载荷，形成复杂进给抗力，部分模拟主轴复杂切削力环境。基于6-PUS并联机构研制多维力随动加载装置，采用模糊PID控制器建立显式力控制系统，比例和积分增益可随加载误差自适应调节。在五轴联动数控机床上开展多维力随动加载实验，结果表明，加载装置能够跟随机床主轴的单轴、三轴联动和五轴联动进给运动，根据期望值对主轴施加三维力，加载误差小于3.2%，在机床执行多种加工轨迹时形成有效进给抗力，为后续引入动态加载模拟复杂切削力提供理论和装备支撑。研究成果可为数控机床可靠性试验提供低成本、可循环的加载方式，有利于测试的规模化和标准化发展，也可为精度保持性、超载试验、跑合试验等机床性能测试提供新的负载模拟思路。     

关键部件多维复合加载装置的设计与优化

航空关键部件在真实工况中的受力环境复杂,需同时承受多维载荷。测试关键部件的性能需准确模拟其受力环境。基于并联机构,提出一种多维复合加载装置,可同时对关键部件施加压力、弯矩和扭矩载荷。进行静力学分析,建立末端输出载荷和各支链驱动力的映射关系。以各驱动最大最小和行程为目标,对装置的结构参数进行优化设计,实现驱动峰值力最小和行程最优。建立装置虚拟样机进行仿真,仿真结果和计算结果的最大偏差小于0.01%,验证理论模型和优化方法的正确有效性。     

高线性力输出的多维复合加载装置设计

针对航空关键部件多维复合加载中高线性力加载的工况,提出6-SPS+P并联机构构型,实现对线性力、扭矩和弯矩的独立测量,可以满足线性力大量程和总体测量精度要求。分析机构工作空间,得出球铰链最大转角和支链长度的变化规律,确定机构几何参数。分析机构受力,确定各支链所受最大推力和拉力。