当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

基于ADAMS的并联机床运动学和动力学仿真


?现代设计与制造?

郭旭伟王知行基于AI)AMs的并联机床运动学和动力学仿真

基于ADAMS的并联机床运动学和动力学仿真
郭旭伟,王知行

(哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:以Stewart型并联机床为研究对象,应用削)AMs软件建立了由定平台、动平台、传动杆和工 作台等构成的

并联机床虚拟样机模型,包括详细的模型简化方法、模型的ADAMs描述及参数化、
仿真过程控制,并利用该模型对并联机床的运动学和动力学进行了仿真,实现了在计算机上仿真分

析并联机床的运动和动力性能,为并联机床工程设计提供了一套有效的分析方法。 关键词:并联机床;ADAMS;运动学;动力学;仿真
中围分类号:TG科;TP391.72 文献标识码:A 文章编号:1672—1616(2003)07—0119—04

在并联机床的研究中,理想的仿真应能满足以下要 求:建模简单快速、模型逼真、三维动画和便于调整仿真 参数。另外,并联机床运动学和动力学的计算也十分重

机构分解为ADAMs的基本元素。而确定系统模型就 是根据所研究的问题来进行合理的简化,这对仿真结果 的正确性和有效性有重要的影响。下面以并联机床6 根传动杆为例,介绍在ADAMs软件中实现对并联机床 建模的过程。

要,包括正解和逆解的计算。利用AI煳软件能将这 几项工作有机地结合起来,并且非常简便和直观,可以 大大地提高工作效率。AJ郴是由美国MDI公司开
发的一套功能十分强大的机械系统动力学分析软件,用

1.1传动杆的建模
ADAMs,view是6D^Ms系列产品的核心模块之 一,提供了丰富的零件几何图形库、约束库和力/力矩 算,具有界面友好、操作方便的特点。在建模过程中, AI)AMs自动将相邻的实体赋予不同的颜色,以便区分, 色彩渲染效果逼真。模型的缺省材料为钢,而且各部分 实体重心缺省位置在其形心,实体转动惯量由AI)AMs 根据实体尺寸以钢为缺省材料算出,上述属性均可由用 户根据实际情况修改,用户甚至可以改变重力加速度的
大小和方向“J。

户利用该软件可以快速、方便地创建复杂系统的多体动 力学虚拟样机模型。然后,在几何模型上施加力/力矩 和运动激励。最后执行一组与实际状况十分接近的运 动仿真测试。过去需要数星期、数月才能完成的建造和 测试物理样机的工作,现在利用AI)AMs软件仅需几个 小时就可以完成,并能远在物理样机建造前,就可以知 道各种设计方案的样机是如何工作的【l J。现结合哈尔 滨工业大学研制的stewan型并联机床,利用AI)AMs 软件,实现对并联机床虚拟样机的参数化建模和运动 学、动力学仿真。

库,采用P㈣lid作为实体建模的核,并且支持布尔运

并联机床传动杆的简化模型如图l所示。假设整 个传动杆为刚体,电机功率满足驱动力矩需要,且为理 想驱动器,忽略关节摩擦。电机与大杆的联结设定为刚 性连接,因此在电机和大杆上端的对应位置用固定铰链 连接。电机带动丝杠的运动用一个转动副和一个附加 运动代替。丝杠简化为一实心圆柱体,与小杆之问定义 一个螺旋副,同时在小杆和大杆之间定义一个移动副, 以实现丝杠与小杆相对转动、小杆与大杆相对移动的相
互约束的运动关系。

1并联机床仿真模型的建立
在最初的仿真分析建模时,不必过分追求构件几何 形体的细节部分同实际构件完全一致,因为这往往需要 花费大量的几何建模时间,而此时的关键是能够顺利地 进行仿真并获得初步结果,从程序的求解原理来看,只 要仿真构件几何形体的质量、质心位置、惯性矩和惯性 积同实际构件相同,仿真结果是等价的。待获得满意的 仿真分析结果以后,再完善构件几何形体的细节部分和 视觉效果。这就存在着一个模型简化的过程,即将现实
收稿日期:2003—05—14

简化后的6根传动杆分别通过2自由度的虎克铰 (定义两个相互垂直的转动副)和3自由度球铰(定义一



作者简介:郭旭伟(1969一),男,黑龙江鹤岗人,哈尔滨工业大学博士研究生,主要从事数控系统软件开发和

cAD删等方面的研究工作。

万   方数据

119

2003年7月中国制造业信息化第32卷第7期
在ADAMs/view中定义5个设计变量,建立设计变量与

模型对象的关系。例如,可以在模型中定义一个名为 Dv—Ra的设计变量,然后将定平台铰点分布圆半径RA 用该变量表示。如果要修改定平台铰点分布圆半径,只 需修改设计变量DV Ra的值。通过使用表格编辑对话 框,ADA^惦/view为设计变量提供了一种方便的管理 方式。在表格编辑对话框中,可以非常方便地观察和修 改变量。用户也可以应用川)AMs/view自带的对话框 编辑器开发机构变参数设计的使用界面(如图3所示), 用来修改设计变量,输入不同的参数之后,系统将进行 输入检查并对仿真模型
进行相应修改,调整相 应结构和装配位置,达

到迅速、交互地修改结
图1传动杆模型

构参数的目的。

个球副)与定平台、动平台相连接,以构成完整运动约束 集合,实现整个样机模型的建立,如图2所示。

2仿真验证
在模型建立完成之 后,可以对模型进行多 种仿真分析操作,用来 观察模型的运行情况。
图3

自定义结构参数
修改界面

ADAMS倚lver模块自

动形成机械系统模型的动力学方程,提供静力学、运动 学和动力学的解算结果,并将结果以动画的形式显示出 来。这使设计者能够检查系统是如何工作的,以及从摄 影角度观看该系统工作时到底像什么样子。这种动画 对总体的观察模型的运动和模型查错很有帮助。

2.1运动学仿真
运动学仿真的目的是通过考察各铰链及各部件的
图2并联机床样机模型及自检结果表

相对运动状态,检验支链是否发生干涉,考察和评价系 统的速度和加速度特性。6自由度并联机构的运动学 是目前并联机构学中研究的重点,其主要研究内容有 机构的位置、速度、加速度分析。当并联机床动平台以
一定的形式运动时,其速度和加速度与各杆伸缩速度和

1.2样机模型的参数化
在实际的设计研究过程中,对虚拟样机进行建模、 仿真分析和数据处理后,还要对虚拟样机作进一步的深 入分析。用人工的方式对虚拟样机进行多次修改,然后 进行反复的仿真分析和数据处理,最终可以得到满意的 虚拟样机模型。但是,这种分析方法需要进行大量的重 复工作,而且最终的分析结果未必是最佳结果。事实 上,利用AI)AMs/vjew提供的参数化建模和分析功能, 可以大大提高分析效率。通过参数化建模,可以将参数 设置为可以改变的变量。在分析过程中,只需改变样机 模型中有关参数值,程序就可以自动地更新整个样机模
型。

加速度有严格的依赖关系,但从机床结构学的角度来 看,并联机床与传统的数控机床的本质区别在于刀具在 笛卡尔系中的运动是可控关节伺服运动的非线性映射, 即驱动杆杆长与动平台位姿之间的对应关系是非线性 的。但二者之间的微分关系,即驱动杆驱动速度与动平 台的运动速度之间的映射关系则是线性的。从伺服控 制的角度来说,并联机床刀具或动平台的运动空间为虚 轴空间.而驱动关节空间为实轴空间。因此,在进行运 动控制时,必须通过位置逆解模型,将事先给定的刀具 位姿及速度信息变换为伺服系统各杆杆长的控制指令, 从而驱动并联机床动平台实现刀具的期望运动L3 J。在 ADA^幅/、,iew中,若要求出动平台按某运动规律运动 时各驱动杆伸缩的运动规律,可在动平台的刀头点施加

决定并联机床模型的主要有下面5个设计参数:定

平台与动平台铰点分布圆半径心,RB,定平台与动平
台铰点分布角%,%和两平台之间的距离H。为了分析 这些设计参数对样机性能的影响,获得最优化的样机,
120

万   方数据

:墨垡堡盐皇型童:

塾塑堡三塑鱼墨王笪!坐!塑羞壁盟压垄垫堂塑垫查堂堡塞

一个一般点运动激励,然后运用ADAMs/view提供的 函数生成器定义关于时间的函数,来构造该运动激励3 个方向的运动(包括3个移动和3个转动),使动平台刀
头点实现期望运动,然后应用ADAMs/view的对象测

量功能,对模型作运动学分析。例如在动平台刀头点加 一运动激励,其运动方程为:
Tra)(=80*DIM(time,3)*DIM(6,t曲e)/(6一

t|me)+240*ⅨM(t|me,6)*cOS(PI*(the一6)/6)/
(tirne一6) TraY=240*DIM(tifne,6)*SIN(PI*(time 6)/(time一6) TraZ=一100”time*DIM(3,time)/(3一the)一
6)/

图6

6根驱动杆伸缩速度随时间的变化曲线

容易地判断在运动过程中,几何约束条件是否遭到破 坏、构件间是否发生干涉。并联机床几何约束条件主要 有驱动杆杆长约束、球铰约束、虎克铰约束和电主轴与 驱动杆干涉约束,当动平台刀头点沿某一轨迹运动时, 各约束条件不能被破坏,即不能发生干涉。以定平台虎 克铰为例,虎克铰由两级回转副所构成,通过第一级回 转副与定平台相连,通过第二级回转副与驱动杆大端相 连。两级回转副的转角口l,口2应满足约束条件:日l。。≤ 吼≤日1一,口2mm≤臼2≤占2一。在AI)AMs/View中进行 仿真模拟时,可以使用对象测量功能对每个虎克铰的两 级回转副转角进行跟踪测量,在仿真结束后绘制曲线 图,图7为所测得的一个定平台虎克铰两级回转副转角 随时间的变化曲线(点划线为一级回转副转角,实线为 二级回转副转角),通过此曲线图可以jE常清楚地判定 该虎克铰两级回转副转角是否满足约束条件。

300*DIM(time,3)/(the一3)
RotX=(PI/9)*SIN((time一6)*PI/6)*

DIM(tinle,6)/(tirne一6) RotY=DIM(time,3)“(PI/27)*DIM(6,tirlle)/ (6一tillle)+(PI/9)*COS((the
DIM(time,6)/(tillle一6) RotZ=0”time

6)*PI/6)*

然后在AI)AMs/view

中进行18s、600步的仿 真模拟,使动平台刀头 点实现如图4所示的运
动轨迹。所测得的6根

驱动杆杆长随时间的变 化曲线如图5所示,进
而在AI)AMS/PbstP∞,

一r中对该曲线进行

图4并联机床运动仿真 数值求导,获得6根驱 动杆驱动速度随时间的变化曲线,如图6所示。
^。v\剐暑

¨m,。叫圳州枷
图7虎克铰两级回转副转角随时间的变化曲线

2.2动力学仿真
并联机床的动力学研究包括机构的动力学模型建 立、受力分析、惯性力计算、动力平衡、动力响应等方面, 他们在6自由度并联机床的设计与控制中起到非常重
图5 6根驱动杆杆长随时间的变化曲线

要的作用,是确定并联机床主要结构参数的基础。其中 动力学模型的建立是诸多动力学问题中最重要的一个 方面。由于并联机构的复杂性,其动力学模型通常是一 个多自由度、多变量、高度非线性、多参数耦合的复杂系 统。而数学模型的这种复杂性是由并联机构动力学内 在的、本质的复杂性决定的[4]。ADAMs根据机械系统 模型,采用Newton—Euler方法自动建立系统的动力学
12l

在进行运动分析时应注意,AI)AMs在做仿真时实 行运动优先的原则,因此在样机模型运动过程中即使几 何约束条件遭到破坏、构件问发生了碰撞或干涉,也依 然按运动进行仿真。但ADAMs/view提供了强大的测 量功能,用户可以测量模型中各种对象的几乎所有的特 性,包括零件间距离和角度等。用这些测量功能可以很

万   方数据

2003年7月中国制造业信息化第32卷第7期
方程并求解,不需要用户编程计算。

真图中可以看到沿该刀具轨迹运动时,杆力的变化平
缓,大小合乎要求。

下面以6根驱动杆的受力分析为例子,介绍如何 在m)AMs软件中对模型进行动力学仿真。在一定载 荷作用下,当动平台刀头点沿某一刀具轨迹运动时, 各驱动杆的受力也将随之变化。在整个运动过程中杆 力的变化是否平缓,力的大小是否合平要求,这些对
于机构设计和实际控制有着重要的意义。而由虚功原

理可以得到并联机床的力映射和速度映射具有对偶关 系.即[门1[,]


[F,M],

式中[,]



[^,2,3,4,5,6],^为第i杆的驱动力,[F,

M]为动平台中心点所受的外力和外力矩。为了分析 这种映射关系,在动平台刀头点加一个运动.在运动中 输入你希望的函数,然后在6根驱动杆的电机与丝杠之 间的转动副Revolute
Joiml~Revolute Joint 6上各自建 velocityl~JoINT—An—

图9

6根驱动杆的驱动力随时间的变化曲线

3结论
a.应用ADAMs软件,可以把并联机床建模仿真、 运动学计算、动力学计算、参数化设计等几个方面的工 作有机地结合起来,充分体现了虚拟样机技术的先进思 想,从而大大提高了工作效率,降低了开发成本,为并联 机床的一次性研制成功提供了可靠保证,为我们应用虚 拟样机技术进行并联机床的设计提供了一条新的思路。 b.进行虚拟机床运动学的仿真,能使设计人员直 观地看到机床传动杆、球铰(虎克铰)和动平台的的协调 运动过程,可以得到许多试验难以得到的仿真结果,从 而可以交互式地进行结构参数的调整和改进,也为控制 刀具位姿提供了数据参考,为实际机床进行特定的工艺 内容的加工事先进行了预演,避免了因干涉等带来的不
必要的经济损失。

立一个测量JOINT—Ang“ar

guIar—velodty6,测量运动过程中各电机的角速度。进 行运动学模拟,把测量得到的速度数据在ADAMs/ P。stProcessor中生成6条样条曲线。然后,去掉动平台 刀头点的运动,给Rev。Ju把J 0jnt
1~Rev。1ute Joim 6上

各加绕其轴线的旋转运动,定义电机的速度曲线同样条 曲线,再进行运动模拟,使动平台实现期望运动。这时 如在动平台刀头点加上载荷,就可以进行动力学分析 了。例如用上述方法使动平台实现从初始位置的向下 平动,在刀头点沿水平方向施加900N的力(如图8所

参考文献: [1]郑建荣.AI)AMs—~虚拟样机技术入门与提高[M]. 北京:机械工业出版社,2002. [2]王国强,张进平,马若丁.虚拟样机技术及其在6DAMs 上的实践[M].西安:西北工业大学出版社,2002. [3]刘文涛.并联机床性能分析与研究[M].哈尔滨:哈尔 图8动平台刀头点受力图 滨工业大学,2000. [4]黄真,孔令富.方跃法.并联机器人机构学理论及控 制[M].北京:机械工业出版社,1997.

示,为简化模型略去床身和工作平台),则可测得6根驱 动杆的驱动力随时间的变化曲线(如图9所示)。从仿

Kinematics锄d Dvnamics SimuJati伽of
GU0

PMT based

on

ADAMS

Xu—wei,WANG


Zhi—Xing

(Harbin Abstr般t:It
movillg estabiishes


Instme


of

Technology,Heilo蚓iang Harbin,1500叭,Chim)
parallel machine t00l(PMT)made up of a矗xed piatfoml,a

virtual pr。totype m。del of

A【州S
122

platfo咖,6

driven barS and

w。rk platfonn at削]AMS,gives the detail about sirnply method of model,

deScription and

par锄eterized

of删el,control


of simulating pmcess

It shaws the simulation for the design of PMT

kinenlatjcS and

d”arnics。f PMT,rea“zes

effective method for the

e晤nee“ng

on洲puter.

KeyⅥwds:舢]AMS;Killematics;D”砌ics;Simulation
万   方数据

基于ADAMS的并联机床运动学和动力学仿真
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 郭旭伟, 王知行 哈尔滨工业大学,机电工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001 中国制造业信息化 MANUFACTURING INFORMATION ENGINEERING OF CHINA 2003,32(7) 40次

参考文献(4条) 1.郑建荣 ADAMS—虚拟样机技术入门与提高 2002 2.王国强.张进平.马若丁 虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践 2002 3.刘文涛 并联机床性能分析与研究[学位论文] 2000 4.黄真.孔令富.方跃法 并联机器人机构学理论及控制 1997

相似文献(10条) 1.学位论文 施毅 新型五自由度并联机床的若干基础问题及动力学分析 2005
本文介绍有关并联机床研究技术的国内外发展状况,对新型五自由度并联数控机床的运动学和静力学、工作空间内的奇异位形和位置正解多解性、 动力学建模和仿真等问题进行系统的研究。   本文首先对笛卡尔坐标系下6维参数和广义坐标系下5维参数的变换关系进行推导,明确机床自由度在运动学、静力学等方面的具体内涵。   然后利用遗传算法在工作空间内对机床的速度和力传递矩阵作进一步研究,期望得出机床没有奇异点的工作空间以及相应工作空间内机床的速度和 力传递矩阵条件数的最大值和最小值。   借用遗传算法的相关概念,采用数值法对工作空间内机床的位置正解进行分析,并通过大量实例对工作空间内位置正解的唯一性进行验证。   最后文章运用拉格朗日方法建立机床的动力学数学模型,通过典型的运动实例对机床的逆动力学问题进行分析。并运用ADAMS软件对机床进行实体建 模和仿真。同时,利用ADAMS软件绘制机床在几种典型运动中的惯性力和约束反力(矩)曲线图,以进一步完善机床的动力学分析。

2.期刊论文 孟祥志.刘春时.李明.杨流.MENG Xiang-zhi.LIU Chun-shi.LI Ming.YANG Liu 3-PRS型并联机床的配 重平衡法 -东北大学学报(自然科学版)2009,30(9)
针对3-PRS型并联机床由于运动部件质量较大,要3个驱动电机输出较大的驱动力来克服运动部件的自重,需要动态平衡的问题,提出利用配重法,通过 在三条支链上配置滑轮平衡机构,在动静平台之间配置平行机构来实现空间平衡.通过理论推导和实例计算得出:在每条支链上添加的两个配重的质量分别 为31.09 kg和57.69kg,平衡动平台所需的配重质量为157.36 kg.经仿真验证表明,平衡后驱动杆的最大输出力约为10 N,远远小于平衡前的驱动输出力1 100 N,平衡效果很好.

3.期刊论文 陈旭.邓亮.朱春霞.CHEN Xu.DENG Liang.ZHU Chunxia 基于MSC Adams的3-UPS并联机床动态特性仿真 -计算机辅助工程2006,15(z1)
以3-UPS并联机床为研究对象,应用虚拟样机技术建立机构参数化仿真模型,给出并联机床虚拟样机联合仿真设计方案. 通过对样机模型动力学分析 ,确定影响整机动态性能的关键部件,采用MSC Adams完成这些部件的弹性体建模. 通过动态仿真分析给出弹性并联机构的动态响应、固有频率等动态特性 参数,为并联机床整机的优化设计奠定基础.

4.学位论文 李智卿 并联机床势能守恒原理及其虚拟设计 2007
随着国际制造业的发展,并联机床凭借其结构刚性好、承载能力强、累积误差小、部件简单等优势,逐渐在国内外机床行业占领市场,并将成为 21世纪高速轻型数控加工的主力装备。当并联机床的系统势能始终守恒时,机构处于静平衡状态,此时整个机构的自重对主动关节的力矩为零。因此 ,平衡后的并联机床可以减小驱动电机的功率、降低机构的耦合、改善机床的运动性能、提高整机的运动精度、延长机床的疲劳寿命。 本课题针对圆柱面3自由度并联机构和3-RRS型并联机构从以下几个方面着手进行并联机构的势能守恒原理分析及其虚拟设计: 1.运用理论推导的方法,对这两种并联机构的自重分布规律进行分析,得出了并联机构势能守恒的充要条件,提出各机构平衡方案的设计准则; 2.以Solidworks三维建模环境为设计平台,以这两种并联机构的结构简图为基础,对其进行了三维模型设计,并在此基础上对其各平衡方案进行了 三维建模; 3.以ADAMS仿真环境为平台,运用ADAMS/View和ADAMS/Postprocess模块的仿真分析功能,分别对这两种并联机构进行了仿真分析; 4.基于VB环境,对这两种机构势能守恒原理及其虚拟设计的研究成果进行总结,开发出了一套集理论分析、平衡方案设计、三维模型设计、仿真分 析结果于一体的平衡机构设计软件。

5.期刊论文 朱春霞.朱立达.庞子瑞.刘永贤.蔡光起 一种少自由度并联机床在ADAMS中的建模与仿真 -工具技术 2007,41(12)
介绍了一种少自由度并联机床在ADAMS中的模型建造过程,实现了复杂机械在ADAMS中的虚拟样机建模,并对实际建立的虚拟样机模型进行了仿真.仿真 结果表明,建立的虚拟样机模型精确,能够达到仿真精度要求,可获得理想的仿真结果,为并联机床的运动学、动力学、控制等后续研究奠定了基础.

6.学位论文 朱立达 3-TPS混联机床动态特性及控制算法的研究 2007
随着科学技术的快速发展,现代数控机床向高速度、高精度、高刚度、轻量化方向发展,具有诸多优点的混联机床是数控机床发展方向之一。混联 机床是以并联机构为基础,采用串联约束的一种新型并联机床,继承了传统数控机床工作空间大、易于标定等特点;同时继承了并联机床在理论上具有 刚度重量比大、响应速度快、加工精度高、环境适应能力强等优点,因此在制造领域具有广阔的应用前景。 混联机床动态特性是评价机床性能的重要指标,是混联机床走向实用化的关键技术。本文针对东北大学最新研制的3-TPS混联机床动态特性和控制算 法进行了研究,同时采用虚拟样机技术进行仿真验证,为机床结构优化和控制系统设计提供重要参考依据。具体研究工作如下: (1)回顾了并联机床的发展历史及发展趋势,并论述了国内外并联机床的研究和应用状况,阐述了虚拟样机技术及其在混联机床设计中的应用。 (2)针对混联机床的电机参数选择和机构设计问题,利用ADAMS软件仿真出该机床各主动杆件的速度和驱动力曲线,获得了3-TPS混联机床的运动和动 力特性,为机床的电机选择和机构设计以及控制系统的设计提供了参考依据。

(3)对混联机床动态特性中激振测试进行理论分析,在ADAMS软件中建立混联机床的柔性体模型和振动模型,形成了具有刚柔耦合的振动系统。该系 统在受到一定激振力时产生位移响应,获得该机床激振测试特性,为该机床的结构设计提供参考。 (4) 在混联机床控制系统中采用变阻尼技术,能提高机床的稳定性,有效抑制机床在加工过程中振动的影响。通过对可控阻尼对机床的影响进行理 论分析,然后以动态特性中激振测试为例,采用ADAMS软件进行仿真验证,验证表明采用变阻尼技术能有效提高机床的动态性能。 (5)重点探讨了混联机床数控系统插补控制策略,主要介绍操作空间粗插补及关节空间精插补,分析了插补过程中误差产生的原因;同时在插补基础 上针对该混联机床的特点提出速度控制策略,其中前加减速度控制能有效提高该机床的加工精度。

7.期刊论文 袁先垚.刘华.马明明.王友林.YUAN Xian-yao.LIU Hua.MA Ming-ming.WANG You-lin 基于ADAMS的并联 机床运动学仿真 -山东理工大学学报(自然科学版)2008,22(6)
利用三维实体建模软件UG建立了六自由度并联机床的仿真模型,并导入仿真软件AD-AMS中对其进行运动学仿真分析,得到了机床动平台的部分运动特 征,为并联机床的动力学分析及控制等奠定了基础.

8.学位论文 杨流 并联机床的静平衡分析 2007
本论文主要研究空间并联机床的静平衡问题。静平衡是指机床在任意位姿下,机床自身重力及其产生的惯性力和惯性力矩对机床驱动关节的合力矩 为零。实现机床静平衡是十分必要的,因为机床重力会产生振动、噪声、磨损及其它负效应,造成机床加工精度降低和疲劳寿命缩短,同时机床为了克 服自身重力还需要选取大功率的电机,提高制造成本。当并联机床处于静平衡时,无论动平台处于何种位姿,驱动关节都不用输出额外的转矩来克服活 动构件的重力,因此驱动关节只用来提供运动部件的运动及切削力,这样就可以选用尺寸和功率更小的驱动电机,这对提高机床加工精度是十分有利的 。同时,平衡后的机床还可以改善其动态特性,降低机构的耦合、改善机床的运动性能、提高整机的控制精度、减小因系统惯性力引起的振动、降低噪 声、延长机床的疲劳寿命。 论文选取了两种具有代表性的并联机床-3-TPS并联机床(可变杆长)和3-PRS并联机床(固定杆长),主要采用理论分析和仿真验证形式对3-TPS、3PRS两种并联机床进行静平衡分析。3-TPS并联机床采用配重法、弹簧法和液压平衡法实现其静平衡分析;3-PRS并联机床采用配重法和弹簧法实现其静平 衡分析。具体内容包括: 1.采用ADAMS仿真软件分析了机床自重对机床性能所造成的影响,仿真结果表明机床重力对机床的影响很大,不容忽视,表明对机床进行静平衡十 分必要; 2.深入研究了两种并联机床的自重分布规律和势能变化规律,并建立了与之相对应的数学模型并推导出实现机床平衡的充分条件; 3.利用ADAMS仿真软件对机床平衡的充分条件进行仿真验证及参数优化。结果验证了理论推导的正确性,同时对平衡结果进行进一步的优化仿真 ,以修正理论分析过程中简化模型所产生的误差,得到更好的结果; 4.根据机床平衡效果的优劣及其可实现性对三种平衡方法进行了对比分析,总结了三种方法的优、缺点并归纳了每种方法的适用范围。 论文研究成果为并联机床静平衡分析提供了理论依据,具有一定的参考价值和科学意义。

9.学位论文 吕春梅 3-TPT型并联机床仿真分析与研究 2005
作为一种新型的机床,并联机床(又称虚拟轴机床)由于其本身具有的诸多优点,如高承载能力、高运动精度、大刚度、良好的动力特性等受到了国 际学术界和工程界的广泛重视。 本文详细分析了有关并联机床研究技术的国内外发展状况,对由东北大学先进制造与自动化研究所研制的新型五自由度(DSX5-70)并联数控机床的机 构性能、运动学、工作空间等一系列问题进行了比较深入和系统的分析,同时基于Catia&Adams软件对该并联机床进行了实体建模及运动学仿真。 在机构性能分析方面:导出该并联机床的速度雅可比矩阵,并对其奇异位形进行了研究。通过分析雅可比矩阵的条件数和可操作度来判断关节空间 和目标空间的速度传递性和力传递性,对机构的运动灵巧性进行了研究,并利用Matlab工具软件进行具体计算,画出性能的三维图形来使分析可视化。 在运动学分析方面:基于Matlab以动平台中心点为参考点对该并联机床进行了运动学(位置、速度、加速度)正逆解分析与仿真,从而得出本机床运 动学方面的特点。 在工作空间分析方面:主要采用几何法和数值法,在Matlab和三维软件下对该并联机床运动平台的工作空间加以确定和仿真,并同时考虑到了该并 联机床主要机构参数对工作空间的影响。 在实体建模和运动学仿真方面:具体阐述了建模和运动学仿真在Catia&Adams下的实现过程,由得出的仿真结果分析了该并联机床运动学方面的特点 。

10.期刊论文 朱春霞.朱立达.刘永贤.蔡光起.ZHU Chu-xia.ZHU Li-da.LIU Yong-xian.CAI Guang-qi 基于ADAMS的 并联机床刚柔耦合系统的协同建模研究 -组合机床与自动化加工技术2007(11)
基于协同的思想,文章就一种3-TPT并联机床为例,详细介绍了结合三种软件建立机械系统多体动力学模型的方法.首先在SolidWorks中生成三维模型 ,通过软件接口导入到ADAMS中,然后在ANSYS中生成柔性体得模态中性文件,再将其引入到ADAMS中,从而得到所需的柔性体生成柔性多体动力学模型,为精 确进行动力学仿真和实际物理样机的制造提供了基础.

引证文献(39条) 1.高清冉.孙海燕.李海洪.周晓亮 基于虚拟样机的机床设计与仿真研究[期刊论文]-机械设计 2009(7) 2.陈文凯.莫亚武 三自由度并联机器人动力学及仿真[期刊论文]-机械传动 2009(1) 3.陈修龙.邓昱.赵永生 五自由度并联机床虚拟样机建模与仿真[期刊论文]-农业机械学报 2008(5) 4.郝黎明.刘延斌 并联六坐标测量机的实时运动仿真及分析[期刊论文]-河南科技大学学报(自然科学版) 2008(3) 5.朱春霞.朱立达.庞子瑞.刘永贤.蔡光起 一种少自由度并联机床在ADAMS中的建模与仿真[期刊论文]-工具技术 2007(12) 6.朱立达.史家顺.蔡光起.王宛山 基于ADAMS的3-TPS混联机床运动学和动力学仿真[期刊论文]-东北大学学报(自然 科学版) 2007(10) 7.吴国辉.张力 单立柱有轨巷道式堆垛机运行过程的仿真分析[期刊论文]-现代制造工程 2007(8) 8.朱立达.朱春霞.蔡光起 五轴混联机床运动学和动力学仿真[期刊论文]-制造技术与机床 2007(5)

9.朱林.孔凡让.尹成龙.郭丽.孔晓玲 基于仿真计算的某型飞机起落架收放机构的仿真研究[期刊论文]-中国机械工 程 2007(1) 10.易声耀.潘存云 一种新型移动平台动力学仿真与试验研究[期刊论文]-机械设计与研究 2007(2) 11.胡晓平.李彩花.蒲红 基于ADAMS的并联钻尖刃磨机床运动学仿真研究[期刊论文]-机械工程师 2007(4) 12.谢红.沈斌.张耀 五杆五环并联机床运动学和动力学研究[期刊论文]-机电一体化 2007(2) 13.郝秀清.胡福生.陈建涛 基于牛顿-欧拉法的3PTT并联机构动力学分析及仿真[期刊论文]-中国机械工程 2006(z1) 14.余文勇.庹艾莉.陈幼平.周祖德 虚拟制造环境下数控机床的摩擦动力学建模与仿真[期刊论文]-制造业自动化 2006(4) 15.陈修龙.赵永生 并联机床运动仿真与运动学分析的新方法[期刊论文]-中国机械工程 2006(5) 16.徐晔 基于ADAMS的6-SPS型并联机构的运动分析和仿真[期刊论文]-宁波工程学院学报 2006(4) 17.陈旭.邓亮.蔡光起 基于虚拟样机技术的3-UPS并联机床仿真研究[期刊论文]-机械与电子 2006(7) 18.郝秀清.胡福生.郭宗和.陈建涛 基于ADAMS的3-PTT并联机构运动学和动力学仿真[期刊论文]-机械设计 2006(9) 19.赵新华.李彬.田亮.郑右非 一种并联机器人的运动学及动力学仿真[期刊论文]-机电产品开发与创新 2006(4) 20.朱林.尹成龙.陈发.孔凡让.郭丽 动力学仿真软件在1LB-240型水平摆式犁油缸运动选型中的应用研究[期刊论文 ]-机床与液压 2006(12) 21.陈修龙.赵永生.鹿玲 新型并联机器人坐标测量机仿真建模的实现[期刊论文]-光学精密工程 2006(6) 22.薛运锋.石明全.陈维义 基于ADAMS的某发动机动态仿真[期刊论文]-弹道学报 2006(2) 23.耿凯辉 基于虚拟样机技术的特种发动机零部件的设计研究[学位论文]硕士 2006 24.胡福生 3PTT并联机构的研究及应用初探[学位论文]硕士 2006 25.邓亮 一种3-TPS混联机床的动态特性分析[学位论文]硕士 2006 26.王月 基于“三化”综合设计法的新型静动压桩机的设计[学位论文]硕士 2006 27.李建 干船坞气控式坞门的参数化建模和优化[学位论文]硕士 2006 28.石明全.薛运锋.陈维义.伍明辉 某发动机的参数化动态仿真分析[期刊论文]-郑州大学学报(工学版) 2005(3) 29.尹成龙.朱林.孔晓玲.王继先 基于动力学仿真软件的摆式犁油缸底座仿真研究[期刊论文]-系统仿真学报 2005(7) 30.尹成龙.朱林.孔晓玲.王睿.杨义.滕佑水 机械虚拟样机技术及其在DDM中的实践[期刊论文]-机械工程师 2005(6) 31.陈幼平.庹艾莉.周敬东.袁楚明.周祖德 虚拟制造环境下数控机床的运动学建模与仿真[期刊论文]-计算机工程 与应用 2005(10) 32.张卫锋 变形移动机器人的虚拟仿真和动力学分析[学位论文]硕士 2005 33.陈修龙 面向并联机床数控编程技术的研究[学位论文]博士 2005 34.刘杰 虚拟样机技术在隔膜泵设计中的应用[学位论文]硕士 2005 35.熊巨陆 基于UG的挤压铸造模具设计与运动仿真[学位论文]硕士 2005 36.魏永庚 六自由度并联机床结构参数设计及实验用软件的研究[学位论文]博士 2005 37.戴田国 3-RRR并联机构虚拟样机设计与仿真[学位论文]硕士 2005 38.刘峰 等速驱动轴运动学和动力学仿真及试验分析[学位论文]硕士 2004 39.吴南星 高速高精度数控车床结构动力学特性与仿真技术研究[学位论文]博士 2004

本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_jxsjyzzgc200307045.aspx 授权使用:山东大学(sddx),授权号:90e606ec-3c78-4b3d-aafe-9e93011cfd02 下载时间:2011年2月23日


相关文章:
五轴混联机床运动学和动力学仿真
基于ADAMS的并联机床运动... 8页 1下载券 新型五轴并串联机床的运... 暂无...五轴混联机床运动学和动力学仿真针对 3 -TPS 混联机床的电动机参数选择和零件...
工具技术一种新型并联机构动力学仿真分析
因此被广泛应 1.前言 用于机床、医疗器械、娱乐设施、航空 并联机构是随着机构...基于ADAMS的3-PRT并联机构运动学 和动力学仿真[J].机械设计,2006(9): 9-11...
基于ADAMS的虚拟轴机床实体建模和运动学分析
ADAMS是当前最为强大的机构分析软件,可以对机械系统进行运动学动力学的仿真和分析...虚拟轴机床,又称并联机床,其机构原型是基于一种典型的 6 自由度并联 机器人—...
并联机床开题报告
7、文献资料: [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 并联运动机床....并联机床动力学仿真.付红栓,赵恒华,杨辉辽宁石油化工大学机械工程学 院,辽宁抚顺...
基于adams的仿真练习
机械原理课程虚拟样机仿真 实验报告 题目: 基于 ADAMS 的挖掘机的 仿真与分析姓...不仅可以快速方便的建立机构的三维 模型, 而且能够对机构进行运动学与动力学仿真...
ADAMS中的装配、静态、运动学、动力学仿真
ADAMS中的装配、静态、运动学动力学仿真_工学_高等教育_教育专区。ADAMS中的...基于ADAMS的并联机床运动... 8页 1下载券 基于ADAMS的并联机器人运... 5页...
计算机模拟论文
基于ADAMS的搬运机械手 运动学动力学仿真分析 姓名: 学院: 学号: 摘要:机械手能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的机械电子...
基于MATLAB的机构运动学分析
ADAMS 轨迹仿真 【分类号】S223.91 【文摘】为了...进行了运动学和动力学 分析,并通过仿真直观地揭示了...本发明是研制并联机床的关键技术,同时也是并联 机床...
Adams动力学仿真分析的详细步骤
对于要添加驱动的运动副,在添加运动副后,应马上添加驱动,以免搞错。 6)添加完...汽车动力学特性仿真分析... 3页 免费 基于ADAMS软件的机械动力... 4页 免费...
adams运动仿真分析
与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的...环境下机器人的运动学和动力学特性,并根据仿真结果...基于ADAMS的并联机构的运... 2页 1下载券 基于Pro...
更多相关标签:
运动学和动力学的区别 | 运动学与动力学 | 运动学 动力学 | 动力学和运动学区别 | 运动学与动力学的区别 | 运动学和动力学 | 运动学与动力学 pdf | 机器人运动学及动力学 |