五轴混联机床运动学和动力学仿真

　　3-TPS混联机床为五自由混联机床，该混联机床是以并联机构为基础，采用串联约束的一种新型并联机床。混联机构通常是一个多自由度、多变量、高度非线性、多参数耦合的复杂系统。连杆速度和驱动力是设计时必须考虑的重要指标，它直接关系到驱动电动机参数的选择和零件设计，难以用普通的方法较准确地分析各个连杆速度和驱动力的变化。而ADAMS 软件却能解决这一复杂问题，它能根据机械系统模型，自动建立系统的运动学和动力学方程并加以求解。因此运用仿真的方法分析混联机构运动时连杆的驱动力和速度具有重要的意义。

   
1 3 -TPS 混联机床机构特点
   
　　该机构如图1 所示，由三个并联的伸缩杆组成，各杆分别与固定佼支座(固定平台)以虎克就联接与动平台相联。当三杆根据加工要求分别伸长或缩短时，使动平台具有耳， y ， z ， y' 四个自由度。若再在旋转刀具的下方安装一个数控回转工作台，此机床即可以实现五面体加工。如果再配置自动换刀机构，该机床将进化为一台五轴联动加工中心。


    
2 混联机床三维模型建立及参数化
   
　　2. 1 建立三维模型
   
　　目前工业界的CAD/CAM 软件有很多，譬如Pro/E 、UG ，但是基于Windows 的SolidWorks 充分利用了有广泛群众基础的Microsoft Windows 图形用户界面。同时该收件也完全支持参数化设计，使得机械设计工程师能快速地按照其设计思想绘制草图，尝试i运用各种特征与不同尺寸，以及生成实体模型，接近于实际物体。另外与ADAMS 软件有很好的接口，导人方便，因此本文的模型采用SolidWorks 建立。
   
　　首先根据机床设计的指标和图纸，在二三维软件SolidWorks 里进行三维建模、装配等一系列过程，然后以Parasolid 格式将三维模型的几何、质量和约束等关系导人到ADAMS 软件中。在理彭文件交换时采用Parasolid 格式可以前止数据丢失，这对仿真结果的正确性和有效性有重要的影响。
   
　　2.2 模型的参数化
   
　　通过参数化建模，可以在参数设置中改变其变量。在分析过程中，只需改变样机模型中有关参数值，就可以启动地更新整个样就模型。机床三维模型以Parasolid格式导人ADAMS/View后，先需要添如零件的材料，修改零件名称，零件之间的约束关系〈移功副，转动剧，铰接，球接，固定)，然后在刀尖添加驱动General motion。 打开ADAMS/View 的自检结果表，检查所添加的约束关系和自由度是否正确，先对仿真模型进行相应修改，调整响应结构、装配位置、零件之前约束关系，然后进有反复的仿真分析和数据处理，最终得到满意的虚拟样机模型。