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学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 、l 匐 似 程的研究[ J ] ， 2 0 0 8 ． 4 2 3 ． [ 2 ]何蕴增， 潘信 吉． 一种通过 扭转试 验研究 塑性 材料真 实 应力应变关系的方法[ J ] ． 船工科技， 1 9 8 7 0 4 ． 『 3 ]T o u n s i N， Vi n c e n fi J ， Ot h o A， e t a 1 ． F r o m t h e Ba s i c Me c h a n i c s o f o r t h o g o n a l M e t a l Cu t t i n g T o wa r d the i d e n t i fi c a t i o n o f the C o n s t i t u t i v e E q u a t i o n [ J ] ． I n t e rna t i o n a l J o u r n a l o f Ma c h i n e To o l M a n u f a c t u r e ， 2 0 0 2 ， 4 2 1 3 7 3 1 3 8 3 ． [ 4 】J o h n s o n G R ， H o e g f e l d t J M， L i n d h o l m US ， e t a 1 ． R e s p o n s e o f Va r i O U S M e t a l s t o La r g e T o r s i o n a l S t r a i n s Ov e r a La r g e R a n g e o f S t r a i n R a t e s [ J ] ． J ． E n g ． Ma t e r ． T e c h n o 1 ． ， 1 9 8 3 ， 1 05 42 ． 47． [ 5 ]T u g r u l O z e l ， E r o l Z e r e n ．D e t e r mi n a t i o n o f w o r k ma t e r i a l fl o w s t r e s s a n d f r i c t i o n f o r F EA o f m a c h i n i n g us i n g o r t h o g o n a l c u t t i n g t e s t s [ J ] ． J o u rna l o f Ma t e r i a l s P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y 1 5 3 1 5 4 2 0 0 4 1 0 1 9 1 0 2 5 ． [ 6 】Y ． B． G u o ． A n i n t e g r a l me t h o d t o d e t e r mi n e t h e me c h a n i c a l b e h a v i o r o f ma t e r i a l s i n me t a l c u t t i n g [ J ] ． J o u r n a l o f Ma t e r i a l s P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y 1 4 2 2 0 0 3 7 2 8 1 ． { { { { { { {缸{ { { {岛‘ {岛‘ 岛‘ { {蛊‘ { { ‘ { 出‘ { { { 【 上接 第2 5 页 】 C 球铰沿Z 方 向位移 响应 曲线 图7 球铰位移响应 曲线 载荷子步数为 5 。动平 台 5 0 6 4 8号节点的沿着虚拟 轴 X 、Y 、z方向的位移响应曲线如图 6所示。机床 左侧球铰的位移响应曲线如图 7所示。 3 结果分析 从机床变形图可 以看出，机床动平台受到沿虚 拟轴 X方 向力作用时，机床最大的变形为 0 ． 0 3 3 1 5 7 毫米 ，在这种情况下机床的变形最大，其余情况机 床 的变形较小 。机床 Z 方 向的静 刚度最大， 方向 的静刚度最小。这符合在机床设计中主刚度方 向最 大 的原则。整体上机床静平台部分变形量较小，动 平 台与支链部分变形量较大。 从瞬态动力响应分析结果图可以看出，在 向 瞬时力的作用下，沿着瞬态载荷 X方向的位移响应 值大于其余的方 向位移响应。对于球铰来说 ，沿着 方向的位移响应大于其余方向，高出一个数量级。 机床其余部位的位移响应较小。对于动平台中心而 言 ，X轴 向动态位移在数值上最大，高于球铰部位 方 向的位移响应。机床在实际工作 的时候 ，球铰 与滑鞍结合部、球铰和动平台结合部 、支链等部位 是薄弱环节。当结合部受到外加动载荷作用时 ，结 合面问会产生小幅振动，从而可能表现出部分柔性 特征 【 9 J ，整体机械结构刚度会降低。 从优化机床结构的角度考虑 ，可将机床薄弱环 节部件材质更换为抗振材料。同时将球形铰链铰更 换为虎克铰链 ，虎克铰可以提高并联机床整体系统 动态性能。 4 结束语 本文对一种三 自由度并联机床进行了静动态有 限元分析。通过分析得到了机床在虚拟轴各个方向 的静刚度情况。在此基础对机床进行了瞬态动力学 响应分析 ，得到了动平台在瞬态载荷作用下的位移 特性。指出了整机结构设计中的薄弱环节 ，静动态 分析结果为并联机床的结构优化和控制提供了理论 依据。 参考文献 [ 1 】李永刚， 宋轶民， 冯志友． 并联机器人机构静刚度研究现 状与展望[ J ] ． 机械设计， 2 0 1 0 ， 2 7 3 1 - 3 ． [ 2 ]郭 志全． 基于有 限元分析的机械产品结构动态设计及其 工程应用[ D] ． 天津大学． 2 0 0 6 ． [ 3 ]赵兴玉． 3 - HS S 型并联机床静刚度预估及动力学建模方 法研究[ D] ． 天津大学． 2 0 0 1 ． [ 4 ]朱春霞． 基于有限元的3 一 T P T 并联机床结构特性研究[ D ] ． 东北大学， 2 0 0 6 ． [ 5 】田东升， 邹平， 刘永贤， 蔡光启． 基于AN S YS Z． 并联螺旋面 钻尖刃磨机床刚度分析[ J 】 ． 组合机床与自动化加工技术， 2 0 0 9 ， 4 2 5 2 9 ． [ 6 ]6 李金泉， 陈恳， 丁洪生． B K X I 型并联机床的有限元建模与 瞬态动力响应分析[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 6 ， 7 2 0 2 1 ． [ 7 ]张红松． ANS YS 1 2 ． 0 有限元分析从入 门到精通[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 1 0 ． [ 8 ]付铁， 江放， 丁洪生， 贾斌． 并联6 一 UP S 稳定平台瞬态分析 与谱分析[ J ] ． 北京理工大学学报， 2 0 1 1 ， 3 l 9 1 0 2 3 - 1 0 2 6 ． [ 9 】廖伯瑜， 周新民， 尹志宏． 现代机械动力学及其工程应 用【 M】 ． 北京 机械 工业 出版社， 2 0 0 6 ． 第3 4 卷第1 2 期2 0 1 2 1 2 上 [ 3 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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