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論文正文(共69頁，25839字)
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論文題目：三自由度虛擬軸機(jī)床設(shè)計(jì)與仿真分析

摘 要
虛擬軸機(jī)床又稱并聯(lián)機(jī)床,是一種機(jī)器人操作機(jī)構(gòu)，其輸出終端的動(dòng)平臺(tái)具有“高精度、高剛度、高速度”的特點(diǎn)。6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以控制，很多關(guān)鍵技術(shù)還未得到解決，因而在工程實(shí)際中還沒有得到廣泛應(yīng)用。少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低等多方面的原因，目前已經(jīng)成為研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。
本文要求設(shè)計(jì)一種滿足自由度類型組合要求的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，然后詳細(xì)地設(shè)計(jì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)，最后對(duì)其進(jìn)行仿真分析。
根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算公式，獲得滿足要求的全部由基本副組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈。并且根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)副的類型以及其在分支運(yùn)動(dòng)鏈中的位置等因素，設(shè)計(jì)了一種符合要求的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。建立機(jī)構(gòu)模型對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行逆解計(jì)算，初步研究了該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的性能指標(biāo)，對(duì)其奇異性進(jìn)行分析。分析機(jī)床整體空間結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行桿系和鉸鏈布置。
本文還結(jié)合銑削技術(shù)分析了機(jī)床靜力學(xué)問題，并選擇了合適的加工部件電主軸。虛擬軸機(jī)床同樣存在著誤差，因此要對(duì)進(jìn)行機(jī)床的誤差進(jìn)行分析和標(biāo)定。在控制方面采用現(xiàn)代數(shù)控控制技術(shù)。
機(jī)床設(shè)計(jì)完整后，進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了仿真分析，進(jìn)而優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：虛擬軸機(jī)床、三自由度、運(yùn)動(dòng)仿真

目 錄
第一章 緒論 1
1.1虛擬軸機(jī)床研究背景 1
1.2虛擬軸機(jī)床的研究現(xiàn)狀與發(fā)展 1
1.2.1虛擬軸機(jī)床的工作原理、特點(diǎn) 1
1.2.2虛擬軸機(jī)床的現(xiàn)狀 3
1.2.3虛擬軸機(jī)床的研究方向 5
1.3 少自由度虛擬軸機(jī)床研究現(xiàn)狀與發(fā)展 6
1.3.1少自由度虛擬軸機(jī)床設(shè)計(jì)的重要性 6
1.3.2少自由度虛擬軸機(jī)床的研究現(xiàn)狀與發(fā)展 7
1.4本論文的主要內(nèi)容 7
第二章 虛擬軸機(jī)床總體方案設(shè)計(jì) 10
2.1 引言 10
2.2 虛擬軸機(jī)床的自由度數(shù)計(jì)算 10
2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的基本組成分析 11
2.4 運(yùn)動(dòng)副類型 12
2.5 運(yùn)動(dòng)支鏈類型 13
2.6 三自由度虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)確定 15
第三章 三自由度虛擬軸機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17
3.1 關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解與奇異位 17
3.2 機(jī)床空間布局 17
3.3 機(jī)床桿長及導(dǎo)軌的確定 20
3.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 24
3.5 靜力學(xué)分析 27
第四章 電主軸與其他機(jī)床組件 30
4.1 機(jī)床組件的簡單確定 30
4.2高速機(jī)床主軸單元系統(tǒng) 30
4.2.1電主軸技術(shù) 30
4.2.2電主軸結(jié)構(gòu) 32
4.3選用電主軸 32
4.4 虎克鉸 36
4.5 直線導(dǎo)軌 37
4.6 直線電機(jī) 38
第五章 虛擬軸機(jī)床精度與誤差標(biāo)定 40
5.1 機(jī)床精度 40
5.1.1虛擬軸機(jī)床的精度研究 40
5.1.2機(jī)床重復(fù)定位精度 41
5.1.3機(jī)床系統(tǒng)誤差分析 42
5.2 機(jī)床誤差標(biāo)定 43
第六章 數(shù)控系統(tǒng) 44
6.1 數(shù)控系統(tǒng)選用 44
6.2 虛擬軸機(jī)床數(shù)控應(yīng)用 44
6.3 西門子840D系統(tǒng)組成與特點(diǎn) 45
6.3.1西門子840D組成 45
6.3.2西門子840D控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) 46
第七章 機(jī)床仿真分析 47
7.1 基于UG的虛擬軸機(jī)床三維建模 47
7.1.1 UG簡介 47
7.1.2虛擬軸機(jī)床實(shí)體建模過程 47
7.1.3機(jī)床整機(jī)裝配 49
7.2基于ADAMS的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 51
結(jié) 論 57
致 謝 58
參 考 文 獻(xiàn) 59