基于三并联万向节卧式机床精度的研究

论文摘要

并联机床与传统的串联式机床相比,具有高刚度、高承载能力、高精度以及重量轻、结构简单、制造成本低、标准化程度高等一系列优点,引起了国际学术界和工程界的广泛关注,并给予了大量的研究。精度是并联机构的重要性能指标之一,其相关问题至今尚未得到妥善解决,使得大多数并联机构的研究都停留在原理样机阶段。本文在原理样机的基础上对并联机床万向节的精度做了进一步的研究。首先,本文通过查阅大量的国内外相关文献,对并联机床在国内、外的研究现状,应用等进行了详细的综述。并对三并联机床的精度分析与综合以及误差补偿做了比较深入的研究。阐述了本课题的研究意义。其次,在精度分析方面,本文在三并联机床的位置分析的基础上,建立了三并联机床输出位姿误差分析的数学模型,提出了三并联机床输出位姿误差的分析方法。当给定并联机床微小的结构误差时,研究机床位姿变化与结构尺寸变化对机床精度的影响,并运用MATLAB软件对误差进行仿真分析,根据仿真出的曲线图观察各个微小误差对机床的影响情况。再次,在精度综合方面,运用误差独立作用和等效作用的思想对三并联机床进行了精度综合,将这一原本多目标多变量的非线性不确定最优化组合问题转化为线性问题,使并联机床精度综合问题变得简单可行,具有一定的实用价值。最后,在误差补偿方面,辨识出影响系统末端位姿误差的可补偿几何误差源与不可补偿几何误差源。运用软件对可补偿几何误差进行补偿。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 并联机床发展趋势及应用
• 1.2.1 并联机床的发展趋势
• 1.2.2 并联机构的应用
• 1.3 并联机床研究现状
• 1.3.1 并联机床位置分析研究现状
• 1.3.2 并联机床精度分析与综合的研究状况
• 1.3.3 并联机床误差补偿的研究状况
• 1.4 课题意义及主要内容
• 1.4.1 课题研究背景
• 1.4.2 论文主要内容
• 第2章 三并联机床位置分析及误差建模
• 2.1 三并联机床结构简介
• 2.2 三并联机床位置分析
• 2.2.1 并联机构的位置逆解
• 2.2.2 位置逆解的数值仿真
• 2.3 误差模型的建立
• 2.3.1 雅可比矩阵
• 2.3.2 精度分析的数学模型
• 2.4 小结
• 第3章 三并联机床单个误差的精度分析
• 1的精度分析'>3.1 伸缩杆杆长L₁的精度分析
• 1的杆长精度分析'>3.1.1 伸缩杆L₁的杆长精度分析
• 2的杆长精度分析'>3.1.2 伸缩杆L₂的杆长精度分析
• 3.2 连杆1的杆长精度分析
• 3.3 参考平台外接圆半径R的精度分析
• 3.4 动平台外接圆半径r的精度分析
• 3.5 参考平台上两铰链点夹角θ的精度分析
• 3.6 小结
• 第4章 三并联机床多个误差的精度分析
• 4.1 存在两个误差的精度分析
• 4.1.1 存在两个伸缩杆杆长误差的精度分析
• 4.1.2 存在一个连杆杆长和一个铰链点夹角误差的精度分析
• 4.1.3 存在一个伸缩杆杆长和参考平台半径误差的精度分析
• 4.1.4 存在一个铰链点夹角和参考平台半径误差误差的精度分析
• 4.2 存在三个误差的精度分析
• 4.2.1 存在两个伸缩杆杆长和一个铰链点夹角的误差的精度分析
• 4.2.2 存在两个伸缩杆杆长和参考平台外接圆半径误差的精度分析
• 4.3 三并联腕关节对末端执行器的综合影响
• 4.3.1 主轴和末端执行器对N点的误差影响
• 4.3.2 位姿或结构尺寸误差对N点的位置影响
• 4.3.3 主轴和末端执行器及结构参数误差对N点的位置的综合影响
• 4.4 小结
• 第5章 三并联机床的精度综合与补偿
• 5.1 三并联机床单条支链的精度综合
• 5.1.1 三并联机床误差模型
• 5.1.2 三并联机床单条链精度综合
• 5.2 三并联机床两条链精度综合
• 5.2.1 三并联机床误差模型
• 5.2.2 三并联机床两条链精度综合
• 5.2.3 精度综合数值仿真
• 5.3 三并联机床的软件误差补偿
• 5.3.1 并联机床误差的基本分类
• 5.3.2 并联机床误差补偿
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢