基于Workbench混联机床静刚度分析.pdf

设计与研究DesignandResearch 基于 Workbench的混联机床静刚度分析 李兴山① 蔡光起② (①沈阳理工大学机械学院，辽宁 沈阳110168； ②东北大学机械工程与 自动化学院，辽宁沈阳l10004) 摘 要：为了研究混联机床的静刚度 ，首先利用 Solidwoks建立 2TPT-PTT混联机床 的三维实体模型，采用 有限元方法对混联机床的刚度进行研究。在 Workbench环境下，建立了2TPT-PTT混联机床 的静 刚度有限元模型，并对机床在不同受力情况下的静态刚度进行分析。研究结果表明：该机构 z向的 刚度远大于 、y向的刚度，其 中虎克铰及平行机构的刚度是影响机床整体刚度的重要因素。 关 键 词 ：混联机床 有限元 静刚度 中图分类号 ：TP242．2 文献标识码 ：A StaticstiffnessanalysisofhybridparallelmachinetoolsbasedonW orkbench LIXingshan CAIGuangqi (@SehoolofMechanicalEngineering，ShenyangLigongUniversity，Shenyang110168，CHN； ②SchoolofMechanicalEngineeringAutomation，NortheasternUniversity，Shenyang110004，CHN) Abstract：The3D modelof2TFr—PrI丫rhybridparallelmachinetoolissetupandthefiniteelementmethodiSused toanalyzethestaticstiffness．TheFEM modelofstaticstiffnessof2TPT— hybridparalleImachine too1isbuiltinWorkbenchandthestaticstiffnessiSstudiedwithdifferentforoe．Theresultindicatesthat thestatic：stiffnessinZ directioniSlargerthanthestiffnessinX andYdirectionsandthehook ointand parallelmechanism aretheimpo~antfactorstoeffectthestiffnessofthewholemechanism． Keywords：HybridParallelMachineTools；FiniteElement；StaticStiffness 并联机床 (Parallelmachinetools)是机器人技术与 矩阵分析 、映射模型分析和有限分析等方法 。 机床结构技术相结合的新型机床，与传统的串联机床 1 2TPT—PTT混联机床的机构组成 相比，具有精度高、刚度大、易实现复杂 曲面加工等优 点。近年来，各工业部门及研究机构相继开展这方面 2TPT—PTT并联机床是基于东北大学3一T 并联 的研究。 目前的并联机构大多基于 Stewart平台及其 变形结构，该结构存在1=作空间复杂、姿态能力 、运 动学解析求解 困难、驱动控制复杂等不足。为了有效 解决纯并联机构存在 的不足，充分发挥 串并联机构的 特点，在机构的结构设计 L常采用混联机构，形成了新 型的混联机床 ～ 。 2 机床的整体刚度为机床的各种构件对切削力及重 3 力移位所产生的反应特性，是机床抵抗恒定载荷的能 力，保证机床加工精度和表面加工质量的重要性能指 标。它影响机床的抗振性 、运动平稳性等性能。因此， 并联机床的刚度研究是提高其工作性能的一个重要途 径。由于混联