三轉動數(shù)控臺設計方法與虛擬樣機技術.pdf

1、本文密切結合先進制造領域對三轉動數(shù)控臺的需求，在廣東省自然科學基金的資助下，系統(tǒng)研究了三轉動數(shù)控臺的運動學分析、尺度綜合、剛體動力學建模與分析及虛擬樣機技術問題。論文取得了如下成果：
　　1.在構造三轉動數(shù)控臺運動學方程的基礎上，研究運動學正逆解分析、奇異位形分析及工作空間分析，采用關節(jié)逼近的方法對并聯(lián)機構進行位置正解進行求解。進行運動學逆解過程中，求得加速度逆解模型的基礎上進一步得到滑鞍躍度模型。通過對其姿態(tài)空間進行分析，結果顯

2、示該并聯(lián)機構末端動平臺繞z軸轉動的姿態(tài)能力要大于繞x軸及繞y軸轉動的姿態(tài)能力。
　　2.研究三轉動數(shù)控臺的尺度綜合方法?？疾烊D動數(shù)控臺的靜力傳遞指標隨尺度參數(shù)的變化趨勢，揭示出尺度參數(shù)對靜力傳遞指標的影響，并由此設定其約束條件，對其進行優(yōu)化設計，使其在給定姿態(tài)下靜力傳遞性能最優(yōu)。研究結果表明，通過尺度綜合，在末端動平臺需要單位輸出力矩時，其驅動關節(jié)的驅動力矩明顯減小。
　　3.利用虛功原理與連桿雅可比矩陣概念建立了包含電機

3、轉子慣量的三轉動數(shù)控臺剛體動力學模型，采用解耦技術對其驅動力矩及驅動功率進行完全解耦，在給定末端運動軌跡的情形下，利用數(shù)值積分手段求得驅動電機的能量消耗。在建立剛體動力學的基礎上進一步得到該數(shù)控臺的機電耦合動力學模型并求得其電機的q軸電流。
　　4.在計算機環(huán)境中采用ADAMS與ANSYS軟件工具，利用虛擬樣機技術對三轉動數(shù)控臺進行了動力學逆解分析及靜剛度分析，其結果表明利用此技術能夠大幅度的縮減數(shù)學建模工作量，快速得到所需要的各