Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Процессы механической обработки, станки и инструменты

Диссертационная работа:

Подзоров Павел Викторович. Синтез технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики : Дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 : Москва, 2003 392 c. РГБ ОД, 61:04-5/1020-X

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Содержание 2

Введение 5

Глава 1. Обзор технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики н проблемы их проектирования 8

1Л. Механизмы параллельной кинематики 8

1.2. Область применения механизмов параллельной кинематики 9

1.3. Обзор технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики 12

1.3.1, Биподы 13

1.3.2, Триподы итрицепты 15

1.3.3, Четырех- и ПЯТИ1ЮДЫ 22

1.3,4 Гексаподы 24

1.3.5. Гибридные структуры 29

1.4. Проблематика проектирования технологического оборудования параллельной кинематики 32

3.4. Обзор научных публикаций 36

1.4. Выводы по главе 39

Глава 2. Структурный анализ и классификация 42

2.1. Обзор методик структурного анализа и классификации 42

2.1.1. На основе формул подвижности 42

2.1.2. На основе геометрии кинематической структуры 45

2.1.3. На основе конструкций типовых кинематических цепей 46

2.2. Структурный анализ и классификация 49

2.2.1. На основе кинематических групп 49

2.2.2. На основе формул подвижности 60

2.2.3. На основе геометрии кинематической структуры 68

2.2.4. На основе конструкций типовых кинематических цепей 75

2.2.5. Многоуровневый подход 77

2.3. Выводы по главе 78

Глава 3. Математическое моделирование и расчет оборудования 79

ЗЛ. Математическое моделирование 79

3.1.1, Кинематическое моделирование 79

3.1.1.1. Векторный метод 79

3.1.1.2, На основе теории винта 90

3.1.1.3 Наоснове векторов подвижности 91

3.1.2. Геометрическое моделирование 98

3.1.2.1. На основе геометрической интерпретации 98

3.1.2.2. На основе матриц Якоби 106

3.1.2.3. На основе теории винта 107

3.2. Расчет оборудования 108

3.2.1. Жесткость параллельных структур 108

3.2.1.1. На основе матриц Якоби 109

3.2.1.2. На основе теории винта 111

3.2.2. Точность параллельных структур 116

3.3. Выводы по главе 120

Глава 4. Программное обеспечение 121

4.1. Состав программного обеспечения 121

4.2. Блок моделирования 121

4.2.1. Построение моделей 122

4.2.2. Алгоритм 124

4.2.3. Математический аппарат 128

4.3. Блок расчета 134

4.3.1. Алгоритм 134

4.3.2. Математический аппарат 137

4.4. Выводы по главе 138

Глава 5. Критерии синтеза оборудования параллельной кинематики 139

5.1. Классификация коэффициентов 139

5.2. Структурные коэффициенты 139

5.3. Геометрические коэффициенты 145

5.3.1. Коэффициенты объема 145

5.3.2. Коэффициенты точности и жесткости 155

5.4. Структурно-геометрические коэффициенты 159

5.5. Группировка коэффициентов 160

5.6. Выводы по главе 161

Глава 6. Синтез оборудования параллельной кинематики 162

6.1. Задача синтеза 162

6.2. Структурный синтез 163

6.2.1. На основе формул подвижности 163

6.2.2. На основе кинематических групп 164

6.2.3. На основе геометрии кинематических цепей 167

6.2.4. На основе кинематической геометрии 169

6.2.4.1. Расположение шарниров в цепях параллельных механизмов 170

6.2.4.2. Расположение приводов в цепях параллельных механизмов 175

6.2.4.3. Выбор структур на основе глобальной модели 176

6.2.4,4. Выбор структур на основе подвижности выходного звена 180

6,2.5. Реконфигурация 183

6.3. Параметрический синтез 184

6.3.1. Аппроксимационный метод 184

6.3.2. Аппроксимационно-итерационныи метод 189

6.3.3. Функциональные методы 199

6.3.3.1, На основе матриц Якоби 199

6.3.3.2. На основе сигнальных функций 203

6.3.4. Метод на основе нейронных сетей 209

6.4. Некоторые рекомендации для синтеза 211

6.5. Общий алгоритм синтеза 213

6.6. Выводы по главе 220

Глава 7. Примеры синтеза 221

7.1. Примеры структурного синтеза 221

7.2. Примеры параметрического синтеза 241

7.3. Выводы по главе 262

Выводы по работе 263

Список используемой литературы 265

Приложение 1 279

Приложение 2 285

Приложение 3 290

Приложение 4 348

Приложение 5 367

Приложение 6 382 

Введение к работе:

Развитие современного машиностроения привело к созданию станков новой концепции на основе механизмов параллельной кинематики. Такое оборудование призвано решать одну из основных задач, а именно создание более эффективных, более многофункциональных машин, которые бы обеспечивали боле высокую надежность, точность и жесткость.

Современное технологическое оборудование включает в себя сложные технические модули, которые сочетают в себе информационные системы, механические системы и т.д. Механизмы образуют исполнительную подсистему оборудования, которая и обеспечивает движение конечного звена. Эта система в большей сіепени определяет важные показатели оборудования, такие как жесткость, точность, надежность и т.д.

Изменением всей кинематической структуры исполнительной системы, а именно заменой ее механизмом параллельной кинематики, и обусловлено появление новых концепций технологическою оборудования. Такое изменение не позволяет в полной мере использовать традиционные подходы проектировании. Здесь не допустимо использование лишь одной интуиции и опыта разработчика, что достаточно широко используется при проектировании традиционного технологического оборудования. Кроме этого для управления такими механическими системами необходимы соответствующие вычислительные мощности. Все зто являлось долгое время сдерживающим фактором в использовании параллельной кинематики на практике, а сейчас - основной сложностью при проектировании. Несмотря на некоторую конструктивную простоту, такие механизмы представляют собой сложные математические системы.

Хотя сейчас такое оборудование находит все большее распространение, задача проектирования, которая включает в себя решение множества прикладных задач, среди которых задачи структурного и параметрического синтеза в полной мере до сих пор не решены. Этим можно обьяснить большое разнообразие исполнений структур технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики. Поэтому необходима разработка методов проектирования, т.е. методов выбора структур и их геометрии на ранней стадии. Кроме этого требуется создание специализированных программных средств, которые позволяют моделировать и рассчитывать требуемые параметры, определяемые областью использования механизма, в данном случае технологическое оборудование, широкого спектра структур, а не отдельно взятых моделей. Программа должна быть проста в использовании, что позволит конструкторам и инженерам быстро ее освоить. Совместное использование методов синтеза и программного продукта позволит получить мощный инструмент проектирования.

Рассмотрению особенностей проектирования технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики посвящена настоящая работа,

Б первой главе рассматриваются структуры механизмов параллельной кинематики, области их применения и имеющиеся на сегодняшний день опытные образцы данного технологического оборудования, что демонстрирует, насколько широк спектр возможных структур станков параллельной кинематики. Кроме этого рассматриваются вопросы, связанные с проблематикой проектирования такого оборудования и дается обзор научных публикаций.

Во второй главе приводится обзор существующих методик структурного анализа и классификации оборудования параллельной кинематики, после чего разрабатываются методы с учеггом недостатков, выявленных у существующих подходов.

Третья глава посвящена математическому моделированию и расчету. В главе рассматриваются разные виды математического моделирования и строятся соответствующие математические модели, разрабатываются приемы моделирования подобных структур. Все построенные модели позволяют моделировать широкий спектр оборудования параллельной кинематики. Затем рассматриваются вопросы расчета жесткости и точности подобных станков, строятся соответствующие модели, которые также позволяют анализировать широкий спектр возможных исполнений параллельных структур.

В четвертой главе рассматриваются основные приемы, базовые алгоритмы и используемые математические модели разработанного пакета прикладных программ Visua! Studio Mechanism Parallel Kinematics, который позволяет моделировать и анализировать широкий спектр структур технологического оборудования с параллельной кинематикой.

В пятой главе рассматриваются критерии оценки оборудования на основе механизмов параллельной кинематики, которые разделены нами на структурные, геометрические и структурно-геометрические.

В шестой главе рассматриваются методы решения задач структурного и параметрического синтеза станков параллельной кинематики. Для решения каждой из этих задач разрабатывается по несколько методов, что обусловлено сложностью поставленных задач синтеза. Методики основываются на построенных математических моделях и направлены на обеспечение одного или нескольких критериев. В частности, для решения задач структурного синтеза предложен подход с использованием векторов подвижности. На их основе выводятся различные математические соотношения между векторами, которые соответствуют определенным свойствам механизмов, модели которых они описывают. В заключении шестой главы формулируется обший алгоритм по решению задач проектирования оборудования параллельной кинематики на ранней стадии.

В седьмой главе приводятся примеры структурного и параметрического синтеза технологического оборудования на основе параллельной кинематики, которые демонстрируют эффективность предложенного метода.

Кроме этого диссертация содержит шесть приложений. Первые два приложения содержат описание экспериментадьных структур параплельной кинематики, которые на данный момент не используются в технологическом оборудовании и другую справочную информацию. Следующие четыре приложения описывают основные функции и приемы работы с каждой из программ разработанного нами пакета.

Подобные работы
Подленко Олег Николаевич
Параметрический синтез формообразующих систем станков на базе механизмов с параллельной кинематикой
Махов Александр Александрович
Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы
Балаев Андрей Федорович
Обеспечение точности бесцентрового суперфиниширования на основе оптимальной геометрической наладки оборудования
Бекаев Андрей Анатольевич
Повышение геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) на основе совершенствования динамических характеристик привода оборудования
Шамсутдинов Фаиз-рахман Ахметсалимович
Теоретические основы электрической обработки контактным непрерывным оплавлением, создание технологии и оборудования для его реализации
Никулин Дмитрий Константинович
Активное гашение колебаний локаторов, размещаемых на привязных аэростатах с использованием механизмов параллельной кинематики
Трясов Михаил Сергеевич
Методы и алгоритмы синтеза напольного технологического оборудования железнодорожной автоматики на станциях
Поляков Владимир Александрович
Разработка методов синтеза ориентаторов для средств виброзагрузки прессового оборудования
Бурлаченко Олег Васильевич
Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств сопряжений оборудования (На основе системы комплексных воздействий)
Ивановский Станислав Павлович
Повышение точности программного управления технологическим оборудованием на основе построения и идентификации кинематических моделей

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net