机械钻床外文翻译论文中英文(6)

此

。可以看见最佳化计算使得变数C6的设计到了极

限。如果给c6深层的释放极限,那么目的将会在价值中连续减少,但是输入动作的加速度的最大价值将会变成太大。最佳化后的最佳输入动作在图9中被显示。对应的刀具尖端的剩余振动在图10中被显示。比较图8和图10，可以看到，在最佳化之后，振幅和刀具尖端的剩余振动被减少到了30次。较小的剩余振动将会对增加定位精度非常有用。这里应当注意，只有柔性连杆被包含在上述的计算之中。剩余振动在最佳化后将会仍然非常小，如果柔度是来自其他的来源，如压力和驱动系统，会比在图10中显示的结果高的10倍。

5.通过增加弹簧机械要素减少输入动力

减少输入动力是机床刀具设计中的众多考虑之一。对于我们研究的PKM,两个线性马达是使PKM模型做钻孔运动和定位运动的输入设备。在选择一个线性马达时要考虑的一个因数就是它需要的最大动力。PKM模型的输入动力是由输入力乘以二个线性的电动机输入速度决定的。省略接触处的磨擦, 输入力是通过平衡钻削力和连杆与主轴设备的惯性力决定的。增加一个能量储存的机械要素，例如加一个弹簧到PKM上，如果弹簧的刚性和最初的(自由的) 长度被适当地选择，或许能够减少输入动力。减小最大输入动力导致用比较小的线性电动机驱动PKM模

型。这将会依次减少能量的损失和机床的结构尺寸。一个线性的弹簧可以被把加到二个连杆的中央如图11(a)所示，或者在B点和C点加入两个减震弹簧如图11（b）所示。我们将会像举例子一样讨论线性弹簧来说明设计程序。公式（10）中的总力有以下形式：

其中和 k 是线性弹簧的初始长度和弹性模量。 线性马达的输入动力取决于

为了要减少输入动力，我们依下列各项设定最佳数值:

其中v是一个设计变数的矢量，包括弹簧长度和弹性模量

。

对于我们研究的PKM模型,大量的数值在表1中被列出。 设计变数的初始数值被设定为

，

。设计变数的范围被设定为

。PKM模型

是通过公式（18）描述的输入动作函数驱动的。经过数值(24)的最小化，最佳的弹簧参数

和k=14.99N/mm被得到。有优化弹簧的线性电动机

和没有优化弹簧的线性电动机的输入动力如图12所示,图中实线表示没有弹簧的 输入动力，虚线表示用了优化弹簧的输入动力。从结果中可以看出，右边线性马达的最大输入动力从122.37降到了70.43W，减少量达到了42.45%。对于左边的线性马达,最大的输入动力从114.44降到了62.72W，减少量达到了45.19%。通过增加一个弹簧机械要素来减少机器输入动力，实现热交换的方法被证实了。减震弹簧可能被用来减少惯性作用和弹簧附属件的尺寸。

6.结论

本文展现了一个以平面的PKM模型为基础的新型高速钻床。介绍了获得PKM需要的动作函数的方法。这种方法适用于钻孔操作中点到点的运动和上下运动。结果已经显示，它能够通过优化多元的动作函数，从实质上减少刀尖的震动。对于HSDM中，在几微米范围内定位刀具时，减少剩余振动是具有决定意义的。

通过把“好的-调谐的”最佳的弹簧加入到结构中，能够降低驱动线性电动机的输入动力。前面已经模拟演示了在需要输入的动力减少到40%时，就实现了无弹簧的结构。 必需输入动力的减少，就可能允许选择较小的电动机，那么就会减少硬件和操作的成本。

为了更好的了解HSDM的性能并且完成它的设计，就需要更深入的去研究。它将包含机器的误差分析，同时还有控制策略和系统的控制设计。

7. 感激

作者非常的感谢密西根大学的NSF工程研究中心对于机制系统改造的资金支持，以及在中心投资的股东们。