新型三平动并联机床的运动分析.pdf

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1、·机械制造·李琳，等·新型三平动并联机床的运动分析新型三平动并联机床的运动分析李琳，李开明(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：以一种新型三自由度并联机床为研究对象，建立了该机床的运动学正、反解方程，推导出了该机床的雅可比矩阵及雅可比逆矩阵，并在此基础上对该机床的奇异性及平稳性进行了研究，仿真出了该机床各驱动杆伸缩速度变化曲线。该研究为并联机床结构最优化设计及性能分析提供了一定的理论依据。关键词：并联机床；位置分析；奇异性；平稳性中图分类号：TG502．12文献标志码：A文章编号：1671—5276(2013

2、)01—00012-04KinematicAnalysisofParticularStructureofParallelMachineToolLILin，LIKai·ming(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：ThispapertakestheparticularstructureofthreeDOFparallelmachinetoolastheobjectofs

3、tudy，establishesthepositiveandnegativesolutionofkinematicequationsandonthebasisofJacobianmatriXandJacobianinversematrix，researchesonthesin·gularityandstationarityofthemachinethen，simulatesthevelocitydistributioncuwesoftelescopicdrivinglinksofthemachinetoo1．Thesludyp

4、rovidesthetheoreticalbasisforthestructuraloptimumdesignandperformanceanalysisofparallelmachinetoo1．Keywords：paralelmachinetool；kinematicmodel；singularity；stationarity台固定，上平台可进行平动，六根结构、长度相同可以分别0前言调节的支撑杆用球面副连接上下两平台，其中有两组杆与上平台铰接时采用了复合铰链设计，通过特定的铰链布置并联机床是在现代数控技术、机床技术和机器人

5、技术和支链伸缩杆同步驱动限制了末端执行器的三个转动自基础上发展出的一种高精度、高柔性的制造设备。同串联由度，实现机构三维移动。机床相比，并联机床具有独特的优点，克服了串联机床存BsB4在的缺点J。它将空间并联机构的特点应用到机床中，综合利用计算机软件、电子控制等设备，取代部分机械传动，能够很方便地实现较复杂的空间运动。与传统机床相比，并联运动机床具有结构简单、刚度高、动态性能好、反应速度快、可重构等优点J。由于并联机床理论上所具有的一系列优点，近年来已成为一个十分热门的研究方向。但是在实际应用中，还有许多技术问题尚待攻克。并联

6、机构的复杂性首先表现为并联多闭环机构内在的运动学的复杂性。奇异位形是机构的一个非常重要的运动学特性，机构的运动受力、控制等各方面的性能都与此有密切关系。在并联机构的研究中，当并联机构处于奇异位形时，其操作平台具有多余自由度，此时机构就会失去控制。奇异性是并联机器人机构学研究的重要内容，本文对并联机床的奇异性和平稳性进行深入研究，为并联机床结构确定关键技术参数提供依据。运动学方程的建立该并联机床通过六条支链连接上下两平台，六根丝杆两两平行，即A1Bl／／A2B2，A3B3／／A4B4，A5B5／／A6B6。下平图1机构简图基金项

7、目：江苏省科技支撑计划一工业部分的资助(项目编号：BE2011193)作者简介：李琳(1987-)，女，江苏泰州人，硕士研究生，研究方向为并联机构运动分析和控制。·12·http：／／ZZHD．chin~ourna1．net．cnE-mail：ZZHD@chainajouma1．net．cn《机械制造与自动化》·机械制造·李琳，等·新型三平动并联机床的运动分析首先建立坐标系[图1(b)]。固定坐标系0-xyz固联于下平台，坐标中心0与下平台几何中心重合，Ox轴与OB重合，按右手定则确定，Oz轴垂直于固定平台向上。动坐标系P-x

8、'y'z与上平台固联，中心P与上平台几何中心重合，轴与重合，y犊右手定则确定。下平台各铰链中心点A及组杆铰链点C(图2)在固定坐标系中的坐标为：rCl=(R00)，C2=(0RO)，G=(0一R0)，Al=B5R一D0)=(RD0)=(一D0)，A=(一+D0)，A=(一*D