六自由度毕业论文--基于六自由度并联机床的运动学和动力学仿真

1、 基于六自由度并联机床的运动学和动力学仿真 摘要摘要 随着产品的多样化、更新频繁、系统复杂化、以及企业间竞争的日趋激烈， 传统的产品设计、实验方法已经很难满足企业当前生存和发展的需要。基于计 算机技术的数字化设计方法虚拟样机技术便应运而生。它是当前设计制造 领域的一门新技术，涉及到多体动力学，计算方法与软件工程等学科。它利用 软件建立机械系统的三维实体模型和力学模型，分析和评估系统的性能，从而 为物理样机的设计和制造提供参数依据。 并联平台是机构学理论、机器人技术和数控技术结合的产物。本文的研究 对象是 Stewart 六杆平台，该平台是用于微细加工机床的工作台，精度要求在微 米级。在模型的构

2、建上，采用了三维绘图软件 UG，先在 UG 中完成平台的几何 建模，根据平台工作姿态的不同建立了三种运动模型，并在 UG 的运动仿真模块 中完成运动学和动力学仿真，检验动平台的动态性能和动平台运动时的干涉。 然后利用 ANSYS 解算器进行有限元计算分析，得到平台的动静态特性。 通过本文，不但提供了一种全新的微细加工的方法（激光复合微细加工） 和平台 （Stewart 平台） ， 还提供了一种基于虚拟样机技术的并联平台的设计理念， 它使传统的设计工作简化，大大缩短了设计时间和成本，并可以得到最优化的 设计模型。 关键词：关键词： 并联机床 多体动力学 虚拟样机 动力学仿真 动态特性 微铣削 S

3、tewart 平台 ANSYS UG 目录目录 独创性声明独创性声明 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 摘要摘要 第一章第一章 绪论绪论 1.1 概术 1.2 并联平台主要理论研究 1.3 微细加工技术 1.4 课题研究内容及意义 第二章第二章 平台方案设计平台方案设计 2.1 设计要求 2.2 并联机构 2.3 Stewart 平台 2.4 基于遗传算法的并联机器人运动学逆解 2.5 工作台设计 2.6 主轴部件设计 2.7 并联平台干涉问题 2.8 控制系统 第三章第三章 动力学仿真动力学仿真 3.1 多体系统动力学简介 3.2 虚拟样机仿真技术简介 3.3 UG 软件简介 3

4、.4 仿真内容 3.5 Stewart 平台动力学仿真 3.6 本章小结 第四章第四章 有限元仿真分析有限元仿真分析 4.1 有限元分析方法及应用 4.2 有限元分析内容 4.3 并联平台有限元分析方法 4.4 应用有限元分析方法的有关原则 4.5 平台重要部件的有限元分析 4.6 本章小结 第五章第五章 结论与展望结论与展望 5.1 结论 5.2 展望 参考文献资料参考文献资料 致谢致谢 第一章第一章 绪论绪论 1.1 概述概述 为了提高对生产环境的适应性，满足快速多变的市场需求，近年来全球机 床制造业都在积极探索和研制新型多功能的制造装备与系统，其中在机床结构 技术上的突破性进展当属 90 年代中期问世的并联机床(Parallel Machine Tool)， 又 称虚(拟)轴机床(Virtual Axis Machine Tool)或并联运动学机器(Parallel Kinematic Machi