论文摘要
为了适应不断发展的市场需求，人类一直在探索和研制新型制造设备。20世纪九十年代以来，并联机床的出现，被誉为“机床机构的重大革命”，并联机构机床现在已成为机床的研究热点。本文介绍了国内外并联机构机床的最新研究状况，应用领域和发展趋势，提出3—PRS并联结构主轴概念。3-PRS并联结构主轴是一种以并联机构为结构件的3自由度主轴部件，可应用于快速组建多坐标的数控机床。具有成本低、结构刚度高、运动速度和加速度高、惯性低的优点。为了分析并联机构的运动学逆解，本文先建立主轴的数学模型，即确定各个杆件的尺寸长度、运动副的类型、基础平台和动平台等各个构件的空间位置，还定义了动坐标系和静坐标系。然后计算3-PRS并联机构具有三个自由度，即沿着Z轴平动和绕着X、Y轴转动。接着，以动坐标系为参数利用并联机构运动学理论，推导出刀具在空间任意点并联机构各构件的位姿和各个运动副的位置函数，即3-PRS并联机构的运动学逆解，并用运动学逆解函数对直线、圆、空间螺旋线进行轨迹规划。在完成运动学逆解分析后，对并联结构主轴进行运动学动画仿真，在VC++的环境下，调用OpenGL函数库中的图形函数建立了主轴的三维模型和仿真的三维场景。根据直线，平面圆和空间螺旋线轨迹规划数据，调用OpenGL双缓冲动画、矩阵变换和显示列表等功能函数，实现3-PRS并联结构主轴三维动画仿真。通过对并联结构主轴运动学逆解的三维模型的动画仿真，使复杂的空间机构运动可以直观的表现出来，为运动干涉检验、运动空间分析和数控程序编制提供了条件，是并联结构主轴概念设计重要的组成部分，对优化并联结构主轴设计有很大的意义，
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 选题的目的和意义1.1.1 选题的目的1.1.2 选题的工程意义1.2 并联机构的特点及应用领域1.2.1 并联机构的特点1.2.2 并联机构的应用领域1.2.3 并联机床的发展趋势1.3 并联机构仿真的作用和意义1.4 国内外并联机床的研究现状1.5 计算机仿真的研究现状1.6 本课题的主要研究内容本章小结第二章 并联机构运动学理论基础2.1 空间机构的组成元素2.1.1 机构的分类2.1.2 常用的运动副类型2.2 并联机构运动学分析相关定义2.2.1 并联机构命名方法2.2.2 并联机构的名词解释2.3 位姿描述2.3.1 位置的描述2.3.2 方位的描述2.3.3 位姿的描述2.4 坐标变换与齐次变换2.4.1 坐标平移2.4.2 坐标旋转2.5 欧拉角与RPY角2.5.1 z-y-x欧拉角本章小结第三章 3-PRS并联结构主轴的数学模型及运动学逆解分析3.1 建立3-PRS并联结构主轴数学模型3.2 计算3-PRS并联机构主轴自由度3.3 3-PRS并联机构运动学逆解分析3.3.1 移动副的运动学逆解3.3.2 连杆的运动学逆解3.4 根据刀具的位姿确定动平台的位姿3.5 运动学仿真的轨迹规划3.5.1 轨迹规划3.5.2 轨迹规划的插补原理3.5.3 几何图形的轨迹规划本章小结第四章 OpenGL编程基础4.1 OpenGL是三维图形开发的标准4.2 OpenGL概念建立4.2.1 OpenGL的工作过程4.2.2 OpenGL的主要功能4.2.3 OpenGL的函数库4.3 OpenGL建模及颜色设置4.3.1 齐次坐标4.3.2 绘制 OpenGL的几何物体4.3.3 OpenGL中的颜色设置4.3.4 颜色模式4.4 OpenGL变换4.4.1 投影变换4.4.2 几何变换4.5 OpenGL光照和材质4.5.1 光照的类型4.5.2 创建光源（Light Source）4.5.3 模型材质的定义4.6 OpenGL中动画的实现本章小结第五章 并联机构的运动学动画仿真5.1 OpenGL在 MFC下编程框架5.1.1 设置像素格式5.1.2 创建着色描述表5.1.3 建立 OpenGL的视点5.1.4 加入 OpenGL的头文件5.2 并联机构模型的建立5.2.1 运动副的模型5.2.2 刀具模型的建立5.2.3 场景的渲染5.2.4 在屏幕上打印字符5.3 运动学仿真5.3.1 仿真界面5.3.2 直线的仿真5.3.3 圆的仿真5.3.4 空间螺旋线的仿真5.3.5 运动学逆解仿真结果分析本章小结第六章 总结与展望参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的学术论文
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