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清华大学学报(自然科学版)  2020, Vol. 60 Issue (12): 1023-1029    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2020.25.031
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一种新型数控机床可靠性试验加载机构动力学评价方法
王煜天,丘嘉豪,吴军*(),张彬彬
清华大学 机械工程系, 北京 100084
Dynamics of a three-axis loading mechanism for machine tool reliability tests
Yutian WANG,Jiahao QIU,Jun WU*(),Binbin ZHANG
Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
全文: PDF(3220 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

针对数控机床可靠性快速试验过程中缺乏多维力加载装置的问题,该文提出了一种具有高刚度、高加载能力的新型三轴加载机构,并研究其动力学建模及评价方法。在机构运动学分析的基础上,分析了机构奇异性,并建立其动力学模型。基于Jacobian矩阵,给出了加载机构速度传递性能的评价方法。基于动能方法,求解了加载机构的惯性矩阵,并给出了三维加载机构的加速性能评价方法。对加载机构的动力学模型、速度传递性能及加速性能进行了仿真研究。仿真表明加载机构在XY平面加速性能的各向同性较好,Z向加速性能优于XY向,满足加载机构在Z向需要快速运动的需求。

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王煜天
丘嘉豪
吴军
张彬彬
关键词 并联机构加载机构动力学建模动力学评价    
Abstract

A high stiffness, high load loading mechanism was developed for machine tool reliability tests. A kinematics model was used to analyze a singularity in the motion and develop a dynamic model with the Jacobian matrix used to evaluate the speed transfer efficiency of the loading mechanism. The kinetic energy was modeled to define the inertia matrix and evaluate the acceleration. The results show that the three-axis loading mechanism has good acceleration in the Z direction and good isotropy in the XY plane. The acceleration provides sufficiently fast motion in the Z direction.

Key wordsparallel mechanism    loading mechanism    dynamic model    dynamic evaluation
收稿日期: 2020-02-22      出版日期: 2020-10-14
通讯作者: 吴军     E-mail: jhwu@mail.tsinghua.edu.cn
引用本文:   
王煜天,丘嘉豪,吴军,张彬彬. 一种新型数控机床可靠性试验加载机构动力学评价方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2020, 60(12): 1023-1029.
Yutian WANG,Jiahao QIU,Jun WU,Binbin ZHANG. Dynamics of a three-axis loading mechanism for machine tool reliability tests. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2020, 60(12): 1023-1029.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2020.25.031  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2020/V60/I12/1023
  加载原理图
  三轴加载机构三维模型
  加载机构三维原理图
10.16511/j.cnki.qhdxxb.2020.25.031.T001

机构的几何参数和惯性参数

参数 数值 单位
R 280 mm
r 120 mm
lb 175 mm
la 135 mm
m 3.975 kg
m1 0.831 kg
m2 2.685 kg
  
机构的几何参数和惯性参数
  Jacobian矩阵条件数
  动平台中心轨迹
  驱动力(无负载)
  驱动力(有负载)
  XY平面的惯性椭圆
  XZ平面的惯性椭圆
  惯性椭球在空间分布
2 WU J , WANG L P , YOU Z . A new method for optimum design of parallel manipulator based on kinematics and dynamics[J]. Nonlinear Dynamics, 2010. 61 (4): 717- 727.
doi: 10.1007/s11071-010-9682-x
3 WU J , LI T M , WANG J S , et al. Stiffness and natural frequency of a 3-DOF parallel manipulator with consideration of additional leg candidates[J]. Robotics and Autonomous Systems, 2013. 61 (8): 868- 875.
doi: 10.1016/j.robot.2013.03.001
4 徐彬.基于并联机构的多维力加载试验系统研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2013.
4 XU B. Research on the multi-DOF loading system based on parallel mechanism[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2013. (in Chinese)
5 WU J , CHEN X L , WANG L P , et al. Dynamic load-carrying capacity of a novel redundantly actuated parallel conveyor[J]. Nonlinear Dynamics, 2014. 78 (1): 241- 250.
doi: 10.1007/s11071-014-1436-8
6 BI Z M . Kinetostatic modeling of Exechon parallel kinematic machine for stiffness analysis[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2014. 71 (1-4): 325- 335.
doi: 10.1007/s00170-013-5482-z
8 WANG D , FAN R , CHEN W Y . Stiffness analysis of a hexaglide parallel loading mechanism[J]. Mechanism and Machine Theory, 2013. 70, 454- 473.
doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2013.08.015
9 WU J , WANG J S , LI T M , et al. Dynamic dexterity of a planar 2-DOF parallel manipulator in a hybrid machine tool[J]. Robotica, 2008. 26 (1): 93- 98.
10 YOSHIKAWA T . Dynamic manipulability of robot manipulators[J]. Journal of Robotic Systems, 1985. 2 (1): 113- 124.
11 YOSHIKAWA T . Manipulability of robotic mechanisms[J]. The International Journal of Robotics Research, 1985. 4 (2): 3- 9.
[1] 李政清, 侯森浩, 韦金昊, 唐晓强. 面向仓储物流的平面索并联机器人视觉自标定方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(9): 1508-1515.
[2] 彭发忠, 段金昊, 邵珠峰, 张兆坤, 王道明. 索驱动TBot及Delta高速并联机器人的性能对比分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(3): 183-192.
[3] 冷舒, 居鹤华. 行星车动力学建模及解算方法综述[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2019, 59(9): 689-698.
[4] 于振洋, 吴军, 张彬彬. 一种并联式太阳能聚光器二轴跟踪机构能量消耗[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2019, 59(4): 284-290.
[5] 王潇剑, 吴军, 岳义, 许允斗. 2UPU/SP 3自由度并联机构的动力学性能评价[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2019, 59(10): 838-846.
[6] 张彬彬, 王立平, 吴军. 3自由度并联机构的动力学各向同性评价方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2017, 57(8): 803-809.
[7] 于广, 王立平, 吴军, 王冬. 3自由度并联主轴头的动力学建模及动态特性[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2017, 57(12): 1317-1323.
[8] 张辉,于长亮,王仁彻,叶佩青,梁文勇. 机床支撑地脚结合部参数辨识方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(6): 815-821.
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