3-TPS混聯(lián)機床為五自由混聯(lián)機床，該混聯(lián)機床是以并聯(lián)機構(gòu)為基礎(chǔ)，采用串聯(lián)約束的一種新型并聯(lián)機床?；炻?lián)機構(gòu)通常是一個多自由度、多變量、高度非線性、多參數(shù)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)。連桿速度和驅(qū)動力是設(shè)計時必須考慮的重要指標，它直接關(guān)系到驅(qū)動電動機參數(shù)的選擇和零件設(shè)計，難以用普通的方法較準確地分析各個連桿速度和驅(qū)動力的變化。而ADAMS 軟件卻能解決這一復(fù)雜問題，它能根據(jù)機械系統(tǒng)模型，自動建立系統(tǒng)的運動學(xué)和動力學(xué)方程并加以求解。因此運用仿真的方法分析混聯(lián)機構(gòu)運動時連桿的驅(qū)動力和速度具有重要的意義。

   
1 3 -TPS 混聯(lián)機床機構(gòu)特點
   
　　該機構(gòu)如圖1 所示，由三個并聯(lián)的伸縮桿組成，各桿分別與固定佼支座(固定平臺)以虎克就聯(lián)接與動平臺相聯(lián)。當三桿根據(jù)加工要求分別伸長或縮短時，使動平臺具有耳， y ， z ， y' 四個自由度。若再在旋轉(zhuǎn)刀具的下方安裝一個數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，此機床即可以實現(xiàn)五面體加工。如果再配置自動換刀機構(gòu)，該機床將進化為一臺五軸聯(lián)動加工中心。

    
2 混聯(lián)機床三維模型建立及參數(shù)化
   
　　2. 1 建立三維模型
   
　　目前工業(yè)界的CAD/CAM 軟件有很多，譬如Pro/E 、UG ，但是基于Windows 的SolidWorks 充分利用了有廣泛群眾基礎(chǔ)的Microsoft Windows 圖形用戶界面。同時該收件也完全支持參數(shù)化設(shè)計，使得機械設(shè)計工程師能快速地按照其設(shè)計思想繪制草圖，嘗試i運用各種特征與不同尺寸，以及生成實體模型，接近于實際物體。另外與ADAMS 軟件有很好的接口，導(dǎo)人方便，因此本文的模型采用SolidWorks 建立。
   
　　首先根據(jù)機床設(shè)計的指標和圖紙，在二三維軟件SolidWorks 里進行三維建模、裝配等一系列過程，然后以Parasolid 格式將三維模型的幾何、質(zhì)量和約束等關(guān)系導(dǎo)人到ADAMS 軟件中。在理彭文件交換時采用Parasolid 格式可以前止數(shù)據(jù)丟失，這對仿真結(jié)果的正確性和有效性有重要的影響。
   
　　2.2 模型的參數(shù)化
    
　　通過參數(shù)化建模，可以在參數(shù)設(shè)置中改變其變量。在分析過程中，只需改變樣機模型中有關(guān)參數(shù)值，就可以啟動地更新整個樣就模型。機床三維模型以Parasolid格式導(dǎo)人ADAMS/View后，先需要添如零件的材料，修改零件名稱，零件之間的約束關(guān)系〈移功副，轉(zhuǎn)動劇，鉸接，球接，固定)，然后在刀尖添加驅(qū)動General motion。 打開ADAMS/View 的自檢結(jié)果表，檢查所添加的約束關(guān)系和自由度是否正確，先對仿真模型進行相應(yīng)修改，調(diào)整響應(yīng)結(jié)構(gòu)、裝配位置、零件之前約束關(guān)系，然后進有反復(fù)的仿真分析和數(shù)據(jù)處理，最終得到滿意的虛擬樣機模型。

3、混聯(lián)機床運動學(xué)和動力學(xué)仿真
   
　　混聯(lián)機床運動學(xué)和動力學(xué)位真，就是萬尖按照某種切削路徑運動，計算各構(gòu)件的速度.加速度相受力情況，檢查各機構(gòu)的相對運動狀態(tài)，是否發(fā)生干涉，考察和評價系統(tǒng)的速度和動力特性。
   
　　在仿真三桿速度和驅(qū)動力時，銑削加工可分為兩種情況:第一種是空載，根據(jù)機床刀具以最大速度為0.5 m/s 和加速度運動為1g時，測得三桿最大速度和驅(qū)運動力;第二種是刀具勻速進結(jié)v = 0. 4 m/s ，同時受到銑削力的作用。銑刀選擇立銑刀，工件材料:碳鍋，根據(jù)經(jīng)驗公式F_z = 9. 8C_Fz a^0.86 a_f^0.72 d₀^-0.86 α_pZ = 9. 8 *65.2 *3. 15^0.86*0. 1^0.72 *63^-0.86 x 15 x6 =1076.75 N 。經(jīng)過計算和仿真可知第一種的驅(qū)動力大于第二種驅(qū)動力，所以研究第一種情況是有重要參考價值的?，F(xiàn)在以第一種情況進行仿真，圖2 是刀具的最大速度(0.5 m/s) 和加速度(1 g) 是以正弦和余弦曲線進給。在ADAMS 中給定位移運動方程以刀具沿X 方向運動為倒，道有設(shè)置如下:
   
　　TraX: disp( time) =α-25cos( 19. 8time) ;
　　TraY: disp ( time) = b + 0 o time;    
　　TraZ : disp ( time)=c +0 o time;
   
　　其中(α ， b ， c) 是刀尖點坐標。
   
　　在進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真時，刀具在不同的位置和進給方向，各個桿都會產(chǎn)生不同的速度和驅(qū)動力。

    
　　機床在極限條件下進行進給，并使刀具走遍工作空間內(nèi)的所有點，各桿件速度和驅(qū)動力的最大值，就是所需的最大速度和驅(qū)動力。工作空間(400， 400， 400) 如圖3所示，單位mm 。

　　工作空間搜索具體方法如下:第一步:初設(shè)置刀尖點1 坐標(200 ， 200 ， -200) ，從1 點分別沿±X ， ±Y ，±Z 六個方向平移，在ADAMS 軟件的后置處理中記錄各桿件速度和驅(qū)動力，如圖4 和圖5 所示，然后比較其大小，找到此點的最大值:第二步:改變刀尖點坐標，增量~X=~Y=~Z =10 mm ，重復(fù)第一步方法，直到刀尖點坐標移到點5 ( -200 ，+200 ， 200)位置上。第三步:統(tǒng)計工作空間內(nèi)刀尖坐標變化后的所有測盤值，找到空間內(nèi)每個桿件上速度和驅(qū)動力最大值，以及速度與驅(qū)動力乘積的最大值。經(jīng)過ADAMS/Measure 測得刀具沿±Y 方向運動時，桿L2在點1 速度最大;桿L1在點2 速度最大:刀具沿+Z 方向運動時，桿L2在點3速度最大;如圖6 所示。刀具沿+Z 方向運動時，桿L1在工作空間點2 驅(qū)動力最大;桿L1在點1 聰動力最大;桿L3在點4 驅(qū)動力最大。如圖7 所示。

    
    通過仿真結(jié)果獲得各桿件最大速度和最大驅(qū)動力的值。

4  三桿驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速和功率的確定
   
　　n = △L· (60 o i) /p
　　v =△L
   
　　n--電動機轉(zhuǎn)速
　　i--傳動比
　　p--絲杠導(dǎo)程
　　V--桿件速度
　　△L--桿件在單位時間的伸縮量
   
　　由式(1 )(2) 可得出:通過桿件的最大速度可以估算出電動機的最大轉(zhuǎn)速。
    
 
　　P = F ? V ? 10^-3 ( kW)

　　F--桿件的合力
　　P--電動撓的功率
   
　　由式(3) 可以估算出電動機的最大功率。當傳動比i =0. 5 ,p =6 * 10-3 時，各桿件電動機的最大轉(zhuǎn)速和最大驅(qū)動力的值如表2 所示。

    
5 結(jié)語
   
　　 通過對3-TPS 混聯(lián)機床在ADAMS 軟件中仿真分析，在混聯(lián)機床以最大速度0.5 m/s ，最大部速度lg 的條件下進給時，獲得了三個驅(qū)動桿的速度變化范圍以及三個桿的驅(qū)動力變化情況。通過分析仿真的結(jié)果，可見機床的三個驅(qū)動桿速度變化均勻平穩(wěn)，驅(qū)動力的變化也比較平穩(wěn)。以多體系就運動學(xué)和動力學(xué)為基礎(chǔ)的ADAMS 用來仿真分析混聯(lián)機床是可行的;仿真結(jié)果為構(gòu)建五軸混聯(lián)機床數(shù)控系統(tǒng)的速度規(guī)劃以及驅(qū)動電動機的選擇提供重要參考。