毕业论文翻译-机床六脚台的振动分析-机械-六自由度机器人-并联机器人.pdf

联系方式 QQ：348085682 邮箱：fantasyfang2010@ 机床六脚台的振动分析 摘要 人们发现了抽象平行机械装置在机床上的一些新应用：作为带主轴的终端 操纵装置或是作为机床的平台。有关动力学的学术研究，尤其是这些机械装置的 振动行为方面的研究都正在起步阶段。作者为铣床和组合加工中心机床建立了一 个振动模型，并且推导出相关的详细方程。六脚台上平台的特征值问题的觖是为 了获得该平台的自然频率。结果已用有限单元模拟法证实。从动力学的观点来看， 六脚台的显著特征也已经被推导出来了。 关键字 斯图尔特平台，六脚台，振动，机床 1 1 11 介绍 自十九世纪六十年代的发时以来，六脚台和平行运动学不断被人们运用于各领 域。它们现在应用于汽车、飞机的模拟器，振动隔离器和装载、卸载装置等领域。 在机床工作台或主轴支承台方面，六脚台被发现了新的应用。六脚台具有平行机 械装置的灵敏性，这个显著的特征使它适宜于高速机床。六脚台作为无能运动装 置的一个额外的优点就是它有六个自由度。六脚台的这些特点能够用相对较低的 成本来改进高速机床或把现有的手工操作机床转换成一个有六轴控制的先进机 床。 六脚台的运动学一直以来都是很多研究的主题，然而它们的动力学，尤其是它们 的振动行为却需要更进一步的研究。当六脚台用于精密度和表面质量非常重要的 枯草杆菌加工环境中时，这种需要就更加明显了。一些研究员已经解决了六脚台 动平台的振动问题。在这方面，大量的努力致力于六脚台在一般的或孤立的支架 上的应用。六脚台in和McInroy建立了一个六脚台，为了避免把骨干周围的热振 动传递到动平台，这个六脚台每个点Pod的运动都可以控制。他们把每一个Pod 当作一个有刚性和阻尼的集中质量。Abu Hanieh设计了一个基于斯图尔特平台 的六脚台，通过在上面平台的一个不易弯曲的结构来有效的隔离振动。在他的分 析中，仅仅考虑了上平台每个Pod的刚性、质量、瞬时惯性，而所有Pod的总质 量却被忽略了。然后为了等价的特征值问题推导出结构的自然频率，解决了等价 特征值问题。相似的方法能够在其它一些著作中，例如[4–10]。 最近，为了顺应人们对平行机械装置在机床应用中不断增加的关注度，关于六 脚台动力学的研究也已经发起了，尤其是应用于机械加工环境中的六脚台。 Dohner等人为一种特定品牌铣床的主轴振动分析提议了一个有限单元法模型， 铣床是安装在六脚平台上的。为了试图有效控制主轴的振动，他们在主轴外围上 添加了一个柔韧的调节器。他们没能提出控制六脚台振动行为的确切关系。此外， 他们的发现不能延伸到其它六脚台，像那些作为机器平台，类似被创造者们建立 的六脚台。尽管Kim主要全神贯注于斯图尔特平台的运动学错错分析，但提出了 一个消极力控制策略：在六脚台结构中用两个多余的支柱支撑机器的主轴。一个 被过份地简化的强迫振动模型，在他的著作中仅仅担出了那两个多余的支柱。 Harib等人为六脚台结构动力学提议了牛顿-欧拉公式，但没有试图进行包括六 脚台振动的进一步研究。值得注意的是在六脚台上的机床里加工的工件的表面加 工质量和加工公差在很大程度上会受动力和振动行为的影响。在现在的工作中一 个铣床的六脚平台的振动模型已经呈现出来了，相关清晰的方程也被推导出来 了。在这个模型中，组成六脚台r的各种元件的质量、惯性、刚性和阻尼都被考 虑进去了。然后为了获得它不同结构（六脚台）的自然频率，解决了动平台特征 值问题。最后这些理论上的结果与有限元仿真分析得出的结果进行比较。这篇论 文将会阐明六脚台的一些特殊的特征让它不仅适合高速机械，而且适合传统机 械。 2 六脚台的振动模型 图1是为铣床和机械加工中心建立的六脚台的示意图。平台通过刚性机座安装 车间的地面上。将要研究的六脚台由一个动平台、一个静平台、六个相似的支脚 组成。其中这六个支脚用于连接前述的两个平台，并可以改变长度。支脚通过球 关节与上面的动平台连接，通过万向接头与下面的静平台连接。支脚的下部分固 定并且驱动上部分。后者有一个沿着支脚纵向的直线运动。为了更详细而精确， 为一个三轴的数控铣床建立了当前研究的六脚台。六脚台的物理结构明细在附录 （b）中列出。 作者为六脚台提议的振动模型如插图2.为了描述作为受动器的上平台的运动，用 了三个坐标系。世界坐标系{W}固定在下平台的几何中心。 图1：六脚台的示图 局部坐标系{P}附属于动平台的几何中心。 局部坐标系{P}的位置由在世界坐标系中定义的向量T（x0,y0,z0,）指定。局部坐 标系{P}的方向随着动平台转动