5-U (P)S/(P)RPU冗余驱动并联机床完整刚度模型及其刚度特性

• 作者: 周鑫 姚建涛 许允斗 赵永生 郑魁敬
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 并联机床 冗余驱动 完整刚度模型 最小刚度分布
• 年，卷（期）: 2015,（4）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 1070-1080
• 页数: 11页
• 分类号: TG659
• 字数: 5992字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20152304.1070

摘要

基于全雅可比矩阵和虚功原理建立了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床的完整刚度模型.首先基于螺旋理论推导出约束分支中的约束雅可比矩阵;然后锁定分支中的主动副并利用互易积原理求得驱动雅可比矩阵,最后提出了冗余驱动雅可比矩阵.利用约束力、驱动力和冗余驱动力与外力的映射关系,结合虚功原理,得到系统整体刚度矩阵.考虑虎克铰、轴承等传动部件的轴向变形对分支轴向刚度的影响,构造了各个分支的轴向刚度模型.借助激光跟踪仪对所建立的刚度模型进行了实验测试.结果表明;该刚度模型的误差为2％～5％,验证了理论分析的可靠性.在此基础上,以机床的线刚度和角刚度的最小值为刚度性能指标,分析了其在工作空间内的分布情况.分析显示:机床线刚度的最小值主要分布在Y轴两侧,角刚度的最小值则主要分布在-0.05≤z≤0.05 m和-0.11≤y≤-0.05 m,因此,在进行并联机床工具规划时应该尽量避免该区域.文中内容可为并联机床刀具运动轨迹的优化提供参考依据.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	郑魁敬	燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室	26	406	12.0	19.0
2	赵永生	燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室	127	1455	22.0	29.0
3	姚建涛	燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室	75	710	17.0	22.0
4	许允斗	燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室	39	341	14.0	17.0
5	周鑫	燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室	4	50	3.0	4.0