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論文正文(共69頁，25839字)
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論文題目：三自由度虛擬軸機床設計與仿真分析

摘 要
虛擬軸機床又稱并聯(lián)機床,是一種機器人操作機構，其輸出終端的動平臺具有“高精度、高剛度、高速度”的特點。6自由度并聯(lián)機構由于結構復雜、難以控制，很多關鍵技術還未得到解決，因而在工程實際中還沒有得到廣泛應用。少自由度并聯(lián)機構由于結構簡單、造價低等多方面的原因，目前已經成為研究的一個新熱點。
本文要求設計一種滿足自由度類型組合要求的三自由度并聯(lián)機構，然后詳細地設計機床的結構，最后對其進行仿真分析。
根據(jù)并聯(lián)機構的自由度計算公式，獲得滿足要求的全部由基本副組成的并聯(lián)機構運動鏈。并且根據(jù)并聯(lián)機構中驅動副的類型以及其在分支運動鏈中的位置等因素，設計了一種符合要求的三自由度并聯(lián)機構。建立機構模型對機構的運動學進行逆解計算，初步研究了該并聯(lián)機構的性能指標，對其奇異性進行分析。分析機床整體空間結構，并進行桿系和鉸鏈布置。
本文還結合銑削技術分析了機床靜力學問題，并選擇了合適的加工部件電主軸。虛擬軸機床同樣存在著誤差，因此要對進行機床的誤差進行分析和標定。在控制方面采用現(xiàn)代數(shù)控控制技術。
機床設計完整后，進行三維造型設計，對運動學進行了仿真分析，進而優(yōu)化機床結構。

關鍵詞：虛擬軸機床、三自由度、運動仿真

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