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硕士学位论文 3-PUU 并联坐标测量机结构优化设计，共82页。
摘 要
并联机构以其刚度好、运动惯量轻、天然误差平均效应等独特优点，近二十年来在机床、机器人等领域得到了飞速的发展和深入的研究，并已实现产品化，但运用在测试、测量领域仍相对较少，发展较为滞后。根据传统正交测量机存在的问题与不足，基于 3-PUU 并联机构的优势和原理，提出一种新型的并联机构坐标测量机，仅需一根长光栅、一组精密导轨即可实现三维空间的精密测量。
本文根据并联机构基本理论建立了测量机的六杆正解测量模型，并采用极限边界搜索法求取了测量机的工作空间。在此基础上，结合测量机的精度理论建立起测量机输入参数误差、结构参数误差模型，并进一步探讨结构参数误差为 0.05mm的测量机测量空间，进而提出测量空间最大化原则。接着在研制的第一台被动型
样机的基础上，以扩大测量空间、提高测量精度、灵活性为目标，对测量机进行改进并对关键结构参数进行了优化，依据测量机的运动特性和参数采用 ANSYS 对其关键部件进行有限元形变分析，以便控制和减小形变对仪器精度的影响。最后，为实现测量机的主动式测量，对并联测量机进行了控制系统的硬件设计，并最终依照理论成果选定器件研制第二代样机。结果表明，新测量机 x、y、z 三个方向的测量范围分别为1100mm、535mm 和 426mm，较第一台样机扩大了 101%、134%和 113%。
关键词：并联机构；坐标测量机；测量空间；优化设计；控制系统

目 录
第一章 绪论 1
11 传统坐标测量机国内外现状及分类 1
111 传统坐标测量机国内外现状 1
112 传统坐标测量机分类 2
113 传统坐标测量机现状评述 2
12 并联坐标测量机国内外现状 2
121 并联坐标测量机国外现状 2
122 并联坐标测量机国内现状 6
123 并联坐标测量机现状评述 7
13 研究意义及课题来源 7
14 本文主要内容 8
15 并联坐标测量机的测量指标 8
第二章 3-PUU 并联测量机相关理论基础 9
21 机构描述及工作原理 9
22 正解测量模型 9
23 工作空间的求解 13
231 求解方法的选取 13
232 工作空间的求取 13
24 误差模型 15
241 坐标测量机误差分类及选取 15
242 输入参数误差分析 15
243 结构参数误差分析 18
25 测量空间及测量空间最大化原则 22
251 建立测量空间 22
252 测量空间最大化原则 24
第三章 并联坐标测量机结构优化设计 26
31 第一台样机分析 26
311 样机描述及性能分析 26
312 样机存在的主要不足 27
32 一、三滑块连杆支链优化设计 27
33 二滑块连杆支链优化设计 28
34 万向铰链的设计 29
341 万向铰链的极限转角 30
342 万向铰链结构设计 31
35 滑块的优化设计 33
351 第一台样机滑块结构分析 33
352 新测量机滑块优化设计 34
353 铰链安装位姿优化设计 35
36 测量机支撑结构优化设计 37
361 横梁优化设计 37
362 支撑柱的设计 38
37 其他主要构件的选择 39
38 新结构参数下的测量空间 39
39 力学性能分析 40
391 横梁形变量分析 40
392 连杆形变量分析 44
393 动平台形变量分析 46
第四章 并联坐标测量机控制系统硬件设计 48
41 测量机反解控制模型 48
42 驱动方式的选择 48
43 控制系统的设计 49
431 钢带相关参数的计算 49
432 带轮的设计 51
433 张紧机构的设计 51
434 钢带联接压块设计 52
435 其他标准件的选择 53
436 控制系统的组建 54
44 轨迹规划实例研究 56
45 样机组装 58
总结及展望 60
51 总结 60
52 工作展望 60
参考文献 62
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 66