復(fù)雜曲面并聯(lián)變胞切割機(jī)構(gòu)的原理及奇異位形研究.pdf

1、在曲面船體表面上進(jìn)行大徑復(fù)雜孔的切割加工一直是我國(guó)船舶制造業(yè)關(guān)鍵的技術(shù)難題，其不僅需要末端割炬在空間中完成變姿態(tài)、變軌跡的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，并且在一個(gè)工作周期中需要不同結(jié)構(gòu)的切割機(jī)構(gòu)來(lái)完成大徑孔直口和坡口的切割任務(wù)。因此，如何實(shí)現(xiàn)切割機(jī)構(gòu)在切割加工中呈現(xiàn)不同的構(gòu)型，并且能夠高質(zhì)量、高效率地完成曲面上大徑孔的切割任務(wù)，對(duì)于我國(guó)船舶制造業(yè)技術(shù)水平的提高具有很高的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文首先根據(jù)傳統(tǒng)的球鉸運(yùn)動(dòng)副，基于變胞原理，設(shè)計(jì)了帶有四種不

2、同構(gòu)型的新型的變胞運(yùn)動(dòng)副，并利用該運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行并聯(lián)變胞切割機(jī)構(gòu)的原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。應(yīng)用旋量理論得到源構(gòu)態(tài)支鏈和子構(gòu)態(tài)支鏈上各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸線的運(yùn)動(dòng)旋量，根據(jù)約束旋量系理論分析末端動(dòng)平臺(tái)的自由度和能夠?qū)崿F(xiàn)的空間運(yùn)動(dòng)，在此基礎(chǔ)上研究機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)上的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸和輸入選取的合理性。
　　根據(jù)并聯(lián)變胞切割機(jī)構(gòu)源構(gòu)態(tài)構(gòu)型和子構(gòu)態(tài)構(gòu)型的幾何特點(diǎn)，應(yīng)用指數(shù)積公式分別計(jì)算末端動(dòng)平臺(tái)質(zhì)心坐標(biāo)系的位姿，建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)位置約束方程。利用 Sylvester結(jié)式消元

3、法對(duì)源構(gòu)態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)位置方程進(jìn)行化簡(jiǎn)，最后完成源構(gòu)態(tài)構(gòu)型和子構(gòu)態(tài)構(gòu)型的位置正逆解研究，并利用MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)值算例驗(yàn)證。
　　將并聯(lián)變胞切割機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)位置約束方程對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，進(jìn)而求得機(jī)構(gòu)的速度雅克比矩陣。分不同情況進(jìn)行分析得到機(jī)構(gòu)處于奇異位形時(shí)的條件，得到機(jī)構(gòu)發(fā)生奇異時(shí)末端動(dòng)平臺(tái)質(zhì)心坐標(biāo)系的位置與姿態(tài)角的關(guān)系，為后續(xù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分岔特性研究和奇異規(guī)避奠定理論基礎(chǔ)。
　　設(shè)置初始的割槍末端的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與時(shí)間的關(guān)系，根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)