并联机构在叶片抛磨机床中的应用研究

摘要

随着我国经济的快速发展，对水轮机、汽轮机、航天发动机等装备的需求不断增长，叶片作为这些设备的重要零件之一，其质量高低将直接影响整机的工作性能。由于叶片设计过程复杂、型面多为空间复杂曲面、工况恶劣、精度要求高等特点，任何微小的缺陷都会影响整机性能，甚至能导致整个机组的损坏。因此对叶片加工提出了越来越高的要求。
　　本文研究开发了一种混联式抛磨机床，实现叶片的自动化抛磨加工，对保障叶片质量具有重要的现实意义。根据叶片加工过程中与砂轮之间的相对运动关系，将抛磨所需自由度进行合理分配，确定了混联抛磨机床系统的运动方式和系统结构；采用螺旋理论对并联机构需输出的三个平移运动和一个转动运动进行型综合，得到了一种新型四自由度并联机构4-PUU，并对并联机构的约束奇异位置和驱动的合理性进行了分析。建立了4-PUU并联机构数学模型，对机构的位置空间进行了分析，获得了反解表达式，通过ADAMS仿真分析，验证了反解的正确性；运用影响系数理论推导出并联机构的一阶、二阶影响系数矩阵，建立了主动副与动平台输出之间的速度和加速度映射关系。根据叶片型面特点，对机床整机进行了运动规划和轨迹规划，建立了ADAMS仿真模型，将逆解求得的主驱动运动曲线作为约束，施加在4个对应的驱动副上，进行了混联式叶片抛磨机床的运动仿真分析。结果表明，叶片质心在各个方向上的速度、加速度变化平稳，只在叶片边缘处有较大的突变，会对机床产生冲击，为了减小冲击，对叶片边缘曲率变化大的位置进行插值处理，增加处理数据点。

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1 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外先进抛光技术的研究和应用

1.3 并联机床在国内外研究和发展

1.4 混联机床-并联机床的发展趋势

1.5 论文研究内容及章节安排

2 混联式叶片抛磨机床开发研究

2.1 叶片自由度分析与机床运动研究

2.2 并联机构型综合

2.3 4-PUU并联机构自由度验证

2.4 并联机构约束奇异研究

2.4 并联机构输入研究

2.5 4-PUU并联机构三维模型

2.6 本章小结

3 并联机构的位置和运动分析

3.1 位置分析

3.2 机构的速度和加速度分析

3.3 本章小结

4 基于Pro/E/Adams/Matlab叶片磨抛过程的运动仿真

4.1 机床整机运动分析

4.2 ADAMS仿真模型的建立

4.3 ADAMS仿真轨迹规划

4.4 ADAMS运动仿真

4.5 实验平台搭建

4.6 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献