Синтез технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики

• Автор: Подзоров, Павел Викторович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 392 с. : ил

Содержание
Содержание

Введение

Глава 1. Обзор технологического оборудования на основе механизмов

параллельной кинематики и проблемы их проектирования

1.1. Механизмы параллельной кинематики

1.2. Область применения механизмов параллельной кинематики

1.3. Обзор технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики

1.3.1. Биподы

1.3 .2. Триподы и трицепты

1.3.3. Четырех- и пятиподы
1.3.4. Гексаподы
1.3.5. Гибридные структуры
1.4. Проблематика проектирования технологического оборудования параллельной кинематики
1.5. Обзор научных публикаций
1.6. Выводы по главе
Глава 2. Структурный анализ и классификация
2.1. Обзор методик структурного анализа и классификации
2.1.1. На основе формул подвижности
2.1.2. На основе геометрии кинематической структуры
2.1.3. На основе конструкций типовых кинематических цепей
2.2. Структурный анализ и классификация
2.2.1. На основе кинематических групп
2.2.2. На основе формул подвижности
2.2.3. На основе геометрии кинематической структуры
2.2.4. На основе конструкций типовых кинематических..................цепей
2.2.5. Многоуровневый подход
2.3. Выводы по главе
Глава 3. Математическое моделирование и расчет оборудования
3.1. Математическое моделирование
3 .1.1. Кинематическое моделирование
3.1.1.1. Векторный метод
3.1.1.2. На основе теории винта
3.1.1.3. На основе векторов подвижности
3.1.2. Геометрическое моделирование
3.1.2.1. На основе геометрической интерпретации
3.1.2.2. На основе матриц Якоби

3.1.2.3. На основе теории винта
3.2. Расчет оборудования
3.2.1. Жесткость параллельных структур
3.2.1.1. На основе матриц Якоби
3.2.1.2. На основе теории винта
3.2.2. Точность параллельных структур
3.3. Выводы по главе
Глава 4. Программное обеспечение
4.1. Состав программного обеспечения
4.2. Блок моделирования
4.2.1. Построение моделей
4.2.2. Алгоритм
4.2.3. Математический аппарат
4.3. Блок расчета
4.3.1. Алгоритм
4.3.2. Математический аппарат
4.4. Выводы по главе
Глава 5. Критерии синтеза оборудования параллельной кинематики
5.1. Классификация коэффициентов
5.2. Структурные коэффициенты
5.3. Геометрические коэффициенты
5.3.1. Коэффициенты объема
5.3.2. Коэффициенты точности и жесткости
5.4. Структурно-геометрические коэффициенты
5.5. Группировка коэффициентов
5.6. Выводы по главе
Глава 6. Синтез оборудования параллельной кинематики
6.1. Задача синтеза
6.2. Структурный синтез
6.2.1. На основе формул подвижности
6.2.2. На основе кинематических групп
6.2.3. На основе геометрии кинематических цепей
6.2.4. На основе кинематической геометрии
6.2.4.1. Расположение шарниров в цепях
параллельных механизмов
6.2.4.2. Расположение приводов в цепях
параллельных механизмов
6.2.4.3. Выбор структур на основе глобальной модели

6.2.4 4. Выбор структур на основе подвижности
выходного звена
6.2.5. Реконфигурация
6.3. Параметрический синтез
6.3.1. Аппроксимационный метод
6.3.2. Аппроксимационио-итерационный метод
6.3.3. Функциональные методы
6.3 .3 .1. На основе матриц Якоби
6.3.3.2. На основе сигнальных функций
6.3 .4. Метод на основе нейронных сетей
6.4. Некоторые рекомендации для синтеза
6.5. Общий алгоритм синтеза
6.6. Выводы по главе
Глава 7. Примеры синтеза
7.1. Примеры структурного синтеза
7.2. Примеры параметрического синтеза
7.3. Выводы по главе
Выводы по работе
Список используемой литературы
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

инструментальных средств, которые позволяли бы ему сделать выбор структуры. Если обратиться к геометрии механизма, то, выбрав структуру, необходимо рассчитать требуемые размеры звеньев, расположение шарниров, необходимые предельные углы поворотов шарниров и т.д. Возьмем, к примеру, «трипод» дельта структуры с ползунами в кинематических цепях. Форма объема рабочего пространства представляет собой сложную объемную фигуру. Выявить какие либо явные зависимости величины объема и формы рабочего пространства от длин штанг и величин перемещений ползунов невозможно без специализированных программных средств. Любые изменения длин штанг изменяют конфигурацию и объем рабочего пространства, которые трудно предсказуемы. Насколько сложна задача выбора геометрии только для одной возможной структуры, структуры с переменными длинами штанг, мы видим по исследованиям выполненным в диссертации [75].
Предельные углы поворота выходного звена изменяются по всему объему рабочего пространства. Расчет этих ограничений сложен и не позволяет выявлять точные математические зависимости между геометрией механизма и параметрами рабочего пространства. Здесь также необходимы специализированные инструментальные средства. Когда мы говорим об инструментальных средствах, то это должны быть средства, позволяющие оперировать широким набором структур, а не отдельно взятыми схемами, так как речь идет о синтезе структур.
Характерной особенностью механизмов параллельной кинематики является наличие зон сингуляра. В этих зонах станок катастрофически теряет точность и жесткость. Распределение зон сингуляра по рабочему пространству механизма зависит от геометрии данной структуры. Анализ жесткости [84] и точности [65] структуры также не простая задача.
В результате можно сделать вывод, что при проектировании технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики конструктор сталкивается с двумя главными трудностями, а именно поиск требуемой структуры механизма, и расчет геометрических параметров выбранной структуры [117,118]. Самое главное выбрать такую структуру и ее геометрические размеры, чтобы обеспечить заданные характеристики оборудования [120]. Таким образом, встают две задачи - структурный и параметрический синтез. Важно сделать правильный выбор структуры на ранней стадии проектирования, так как это оказывает сильное влияние на все характеристики станка. Выбрав структуру, мы должны выбрать размеры этих структурных элементов. Задачи структурного и параметрического синтеза имеют сложную взаимосвязь. Выбранная