一种五自由度混联机床的运动学分析

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1、天津大学硕士学位论文一种五自由度混联机床的运动学分析姓名：陈久川申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：杨志永;陶伟20090501中文摘要并联机床是知识密集型机电一体化制造装备，涉及机械、电子、自动控制、计算机和传感器等多学科领域。本文密切结合开发新型数控加工装备的需要，对一种五自由度混联机床的若干关键技术进行了系统的研究。本文首先采用一种二自由度并联平动机构和球面五杆机构分别实现并联机床的平动与转动自由度，提出了一种新型五自由度混联机床的新构型。对其运动学进行了分析，得到其位置正、反解的解析表达式。利用螺旋理论求得

2、了该机床的速度雅可比矩阵，并对其非对称性进行了分析。综合考虑机构的实现位姿能力及其灵巧度对并联平动机构的尺度综合进行了研究。其次，采用对并联机床运动学方程取微分的方法求得各个影响因素误差和末端误差的映射关系，使用叠加原理获得了在综合多种误差影响因素作用下并联机床的几何误差解析表达式，采用综合误差敏感度、绝对误差敏感度和误差方向敏感度这三个误差评价指标，将各个机床误差影响因素对机床终端误差的影响进行了分析。最后，采用虚功原理，并考虑到该并联机床的解耦特性建立了机床的力雅克比矩阵，利用力雅克比矩阵的奇异值对机床的承载能力进行

3、了分析。通过简化一些微小的影响因素，抓取主要矛盾，从而得到简洁的柔度表达式，并在此基础上对机床的柔度作了进一步分析。关键词：并联机床；螺旋理论；尺度综合；几何误差；虚功原理ABSTRACTTheresearchonPMT(ParallelMachineT001)involvesmechanicalengineeringelectronics，automation，computer，sensorandsoon．Inthispaper，combiningcloselywiththeneedofthedevelopmentof

4、thenewnumericalmachiningfurnishes，somekeytechnologyofanewtypedhybridmachinetoolaresystematicallyanalyzed．Firstly,A2一DOF(Degree-Of-Freedom)paralleltranslationalmechanismanda2．DOFsphericalfive．barmechanismareusedtorealizethetranslationalandrotationaldegreeoffreedom

5、ofthePMTandanewtypesynthesisofanewtyped5．DOFhybridmachinetooliSgiven．ThekinematicsofthePMTiSanalyzedandtheanalyticexpressionofforwardandinversesolutiontopositionforthePMTiSobtained．TheJacobianmatrixofvelocityofthePMTiSobtainedbyusingscrewtheoryandtheasymmetryofth

6、ematrixiSanalyzed．Basedontwocriticalindex：theabilityofrealizingthelocationandorientationanddexteritymeasures，thedimensionalsynthesisofthetranslationalmechanismiSdesigned．Secondly,togetthemappingrelationshipbetweentheinfluencingfactorsandtheenderrorofthePMT，thekin

7、ematicsequationaredifferentiated．TheanalyticexpressionofthegeometricerrorofthePMTisobtainedbyusingthesuperpositiontheoremandcomprehensivelyconsideringtheinfluencingfactor．Bycomprehensivelyconsideringthethreeevaluationindicators：comprehensiveerrorsensitivity，absol

8、uteerrorsensitivityanderrortropysensitivity，theinfluenceoftheinfluencingfactoreffectingontheendeffectoriSanalyzed．Atlast，theforceJacobianmatrixisestablishedbyu