平面并联机构与电主轴耦合系统动力学分析.pdf

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1、·设计与研究·组合机床与自动化加工技术文章编号：1001—2265(2010)07—0012—05平面并联机构与电主轴耦合系统动力学分析术刘慧，宋方臻，冯会民，宋波(济南大学机械工程学院，济南250022)摘要：平面并联机床的加工精度应该用平面并联机构与电主轴耦合系统的动态性能进行评价。在考虑并联杆件的弹性动力学特性和主轴动力学特性的情况下，建立了平面并联机构与电主轴耦合系统的弹性动力学模型。通过仿真得到了耦合系统的幅频特性曲线，并在此基础上对耦合系统进行了动态性能分析。结果表明，在外界激励作用下，并联杆件系统发生了较明显的变形，并且主轴在频率低于20Hz的激励干扰下振动较

2、为剧烈，偏离预定轨迹的位移较大，达到0．01mm，导致并联机床的加工精度明显降低，大大降低了并联机器人机床的动态性能。关键词：并联机床；平面并联机构；电主轴；耦合系统；动力学分析中图分类号：TH112；TP242；TG502文献标识码：ADynamicAnalysisofPlanarParallelMechanismandSpindleCouplingSystemLIUHui，SONGFang—zhen，FENGHui—min，SONGBo(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofJinan，Jinan250022，China)A

3、bstract：Themachiningprecisionoftheplanarparallelmachinetoolsshouldbeevaluatedbythedynamiccharacteristicsoftheplanarparallelmechanismandspindlecouplingsystem．Theelasticdynamicmodelofthecouplingsystemisestablishedinconsiderationoftheelasticdynamiccharacteristicsoftheparallelmechanismandthedy

4、namiccharacteristicsofthespindle．Theamplitude-frequencycurvesofthecouplingsystemareOb-tainedthroughMATLABsimulation，andthedynamicperformanceofthecouplingsystemisanalyzedbasedontheseCurVeS．Theresultsshowthatundertheactionofexcitations，theparallelmechanismbecomesde—formedobviously，andthespin

5、dlevibratesseverelywhenthefrequenciesoftheexcitationarelowerthan20Hz．Thelargestdisplacementofthespindledeviatedfromthedesiredtrajectoryreaches0．01mm，whichob-viouslyresultsinthereductionofmachiningprecisionanddynamicperformanceoftheparallelmachinetools．Keywords：parallelmachinetools；planarpa

6、rallelmechanism；spindle；couplingsystem；dynamicanalysis器人提出了一种精度建模方法，研究了各种误差对刀O引言尖参考点误差的影响；文献[4]利用有限元理论建立了近年来，并联机床作为机器人技术和机床结构技平面柔性并联机器人的动力学模型，并对3一RRR平术相结合的产物，受到国内外学者的广泛关注。目前，面并联机器人进行了弹性动力学分析。文献[5]提出许多研究者已经在并联机器人领域开展了一些卓有成了一种主动控制的方法，使冗余柔性机器人的动力学效的研究。但大部分研究者都将并联机器人作为刚性特性得到显著改善。总体来讲，并联机器人的弹性动

7、体进行研究，在做动力学分析时均假定构件不发生弹力学建模与分析尚处于起步阶段，关于并联机器人弹性变形。但是在较大载荷，加、减速或切削力突变的情性动力学建模和分析的研究还很少。况下，构件会发生较大的弹性变形，产生振动，造成并并联机器人机床主要由并联机构和主轴两大部分联机器人的运动误差。因此，对并联机器人进行弹性组成，仅仅研究并联机构的弹性动力学对加工精度和动力学建模并进行动力学分析具有重要的理论价值和动态性能的影响不足以说明并联机床整体的加工精度现实意义。近年来，已有学者对并联机床杆件系统的和动力学性能。应该以平面并联