先进复合球铰链的开发与研究

admin · 发表于 2022-7-22 09:48:26

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本文以复合球铰链为研究对象，对复合球铰链的设计、刚度、精度进行了研究。全文的主要内容如下：针对3-RPS并联机床的特殊用途，提出了一种大偏转角的复合铰链。对复合球铰链存在的同轴奇异情况，进行了深入的研究，采取球铰链安装面与动平台平面偏转一定角度的方法来避免同轴奇异的发生。并探讨了设计过程中的干涉分析，进行了干涉检验。从动平台的静力分析出发，运用相互作用力原理和投影法，对复合铰链进行了受力分析，并提出用合理配置轴承和对轴承预紧的方法，来提高复合球铰链的刚度，减小复合铰链的间隙。对位置反解方程微分，建立了复合铰链误差与动平台误差之间的映射模型，研究了复合铰链的位置误差对机床精度的影响规律。并从提高机床的精度出发，探讨了复合铰链零部件的精度检测指标和复合铰链的装配工艺，装配调试结果证明，复合铰链的装配工艺可大大提高机床的重复定位精度。最后从减小误差补偿出发，建立了3-RPS并联机构一般铰链位置的机构逆解。在大偏转复合铰链设计的基础上，研究了复合铰链转动副的布局方式对复合铰链灵活度的影响，得到了一种性能最好的配置。并使用位置反解微分方程和D-H参数建模法，建立了新铰链的制造装配误差与机床误差的映射模型，分析了铰链零部件的制作装配对位姿误差的影响，得到转动副的垂直度误差对机床精度无影响的结论。并对复合铰链的调整装配进行了研究。建立了3-UPS/S并联转台球铰链的无量纲化数学模型，使用二维搜索法在传统的球铰链座法线处，搜索出了最优球铰链法线。基于此，研究了转台结构参数和初始角对球铰链最大夹角的影响规律，最后完成了3UPS/S转台的参数优化设计，并进行了运动空间的验证和干涉的检验。为物理样机的设计制造提供了依据，最优球铰链法线优化方法适用于任何球铰链法线的设计。

先进复合球铰链的开发与研究

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