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第1章 绪论1

1.1 并联机床的应用发展1

1.2 并联机床动力学及控制研究状况6

1.2.1 冗余机床动力学优化方法6

1.2.2 冗余机床动力学参数辨识方法7

1.2.3 并联机床的控制8

1.3 本书的主要内容10

参考文献12

第2章 驱动冗余并联机床的性能分析17

2.1 引言17

2.2 运动学分析17

2.3 冗余机床工作空间21

2.3.1 位置工作空间21

2.3.2 姿态工作空间23

2.4 灵巧度分析25

2.5 奇异性26

2.5.1 微分运动分析26

2.5.2 奇异位形分析方法27

2.5.3 驱动冗余对正运动学奇异位形的影响28

2.5.4 驱动冗余并联机床奇异性29

2.6 刚性分析32

2.6.1 力雅可比矩阵32

2.6.2 刚度评价指标33

2.6.3 驱动冗余对机构刚度的影响36

2.6.4 驱动冗余并联机床刚度性能36

参考文献39

第3章 驱动冗余并联机床的运动学标定41

3.1 引言41

3.2 运动学标定原理41

3.3 辨识方程43

3.3.1 辨识方程的简化43

3.3.2 最少参数线性组合的误差建模方法44

3.3.3 驱动冗余并联机床外部标定的误差建模47

3.4 测量52

3.4.1 最少参数线性组合的测量方案设计方法53

3.4.2 驱动冗余并联机床外部标定的测量方案设计55

3.5 误差补偿60

3.5.1 最少参数线性组合的分步误差补偿方法60

3.5.2 驱动冗余并联机床外部标定的误差补偿61

参考文献64

第4章 驱动冗余并联机床的静刚度建模与实验67

4.1 引言67

4.2 刚度建模67

4.2.1 坐标变换68

4.2.2 滚动直线导轨滑台系统刚度模型69

4.2.3 整机刚度模型73

4.3 驱动冗余及非冗余并联机床刚度模型74

4.3.1 驱动冗余并联机床整机刚度74

4.3.2 非冗余并联机床整机刚度77

4.3.3 驱动冗余并联机床和非冗余并联机床刚度比较79

4.4 基于ABAQUS的刚度分析81

4.5 机床部件对整机刚度的影响85

4.5.1 曲柄厚度对整机刚度的影响85

4.5.2 护板截面参数对整机刚度的影响86

4.5.3 连杆结构对整机刚度的影响89

4.5.4 轴承径向刚度及丝杠刚度对整机刚度的影响90

4.6 刚度实验93

4.6.1 实验原理及结果93

4.6.2 刚度实验结果分析95

参考文献98

第5章 驱动冗余并联机床的逆动力学100

5.1 引言100

5.2 基于虚功原理的刚体动力学建模方法100

5.2.1 偏速度矩阵和偏角速度矩阵101

5.2.2 刚体上作用力等效规则102

5.2.3 动力学模型103

5.3 驱动冗余并联机床刚体动力学模型104

5.3.1 运动部件偏速度矩阵和偏角速度矩阵104

5.3.2 加速度分析105

5.3.3 驱动冗余并联机床动力学模型106

5.3.4 驱动力优化108

5.4 动力学操作度113

5.4.1 动力学操作度评价指标113

5.4.2 驱动冗余并联机床动力学操作度114

5.5 考虑杆件变形的动力学建模方法115

5.5.1 连杆质心加速度分析116

5.5.2 机构受力分析117

5.5.3 驱动力优化119

5.5.4 数值仿真120

参考文献124

第6章 驱动冗余并联机床的动力学参数辨识127

6.1 引言127

6.2 面向动力学参数辨识应用的动力学模型127

6.2.1 基本动力学参数127

6.2.2 线性化形式动力学模型128

6.3 动力学参数辨识原理130

6.4 两步辨识法133

6.4.1 基本原理133

6.4.2 激励轨迹优化的评价指标133

6.4.3 惯性力有关的动力学参数辨识134

6.4.4 摩擦力系数辨识136

6.5 动力学参数辨识实验研究136

6.5.1 辨识实验136

6.5.2 验证实验138

参考文献139

第7章 驱动冗余并联机床的回零方法141

7.1 引言141

7.2 机床回零原理142

7.3 驱动冗余并联机床回零144

7.3.1 机床位形对回零的影响144

7.3.2 回零策略145

7.3.3 回零实验149

参考文献150

第8章 驱动冗余并联机床的控制152

8.1 引言152

8.2 驱动冗余并联机床位置-力控制152

8.2.1 位置控制152

8.2.2 位置-力控制155

8.2.3 位置环控制器设计157

8.3 驱动冗余并联机床位置-力交换控制161

8.3.1 位置-力控制缺点161

8.3.2 位置-力交换控制161

8.3.3 位置补偿163

8.4 驱动冗余并联机床动力学差分预测控制166

8.5 控制策略实验研究167

8.5.1 控制系统硬件组成167

8.5.2 控制系统软件结构170

8.5.3 动力学差分预测控制实验174

8.6 驱动冗余并联机床性能评价175

8.6.1 轮廓误差实验175

8.6.2 位置精度实验178

8.6.3 切削实验180

参考文献182