論文名稱：基于幾何代數(shù)的兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)分析與綜合

論文作者：浙江理工大學(xué) / 徐靈敏

五軸混聯(lián)機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高性能復(fù)雜曲面零件高效精密加工的關(guān)鍵裝備之一，基本由發(fā)達(dá)國家壟斷。兩轉(zhuǎn)一移（2R1T）并聯(lián)機(jī)構(gòu)是五軸混聯(lián)機(jī)床的核心機(jī)構(gòu)，是決定裝備功能和性能的基因?，F(xiàn)有2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在三個(gè)難題：關(guān)節(jié)數(shù)多造成機(jī)構(gòu)整體剛度弱、輸出轉(zhuǎn)軸不定導(dǎo)致無法閉環(huán)反饋控制精度差、桿件多導(dǎo)致動(dòng)力學(xué)模型復(fù)雜計(jì)算慢。針對(duì)以上問題，論文利用幾何代數(shù)可直接計(jì)算高維幾何元素的優(yōu)點(diǎn)，開展了2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)、解析靜剛度和逆動(dòng)力學(xué)建模等研究，并搭建了適用于復(fù)雜構(gòu)件加工的五軸混聯(lián)原理樣機(jī)。主要研究內(nèi)容如下：（1）利用幾何代數(shù)運(yùn)動(dòng)求交的原理，發(fā)明了一系列關(guān)節(jié)數(shù)少（最少僅12個(gè)）且輸出轉(zhuǎn)軸確定的2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)，提高了機(jī)構(gòu)剛度和控制精度；（2）提出了基于幾何代數(shù)的過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)解析靜剛度建模方法，建模過程只涉及加法和乘法，計(jì)算精度高；（3）提出了基于幾何代數(shù)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)解析逆動(dòng)力學(xué)建模方法，推導(dǎo)關(guān)節(jié)速度和加速度時(shí)無需求導(dǎo)或求偏微分，意義清晰且計(jì)算效率高；（4）優(yōu)選出2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)并搭建了五軸混聯(lián)原理樣機(jī)，通過多個(gè)實(shí)驗(yàn)證明其具有適用于復(fù)雜構(gòu)件加工的潛力。研究成果對(duì)促進(jìn)并/混聯(lián)加工裝備的自主創(chuàng)新與工程應(yīng)用、推動(dòng)高端制造業(yè)的發(fā)展具有重要意義。