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第一章 绪论1

1.1　模具自由曲面加工的研究现状1

1.2　虚拟轴机床的研究现状3

1.2.1　虚拟轴机床的构型4

1.2.2　运动学问题9

1.2.3　动力学分析和控制11

1.2.4　数控技术、关键零部件12

1.3　多柔体动力学的新进展13

1.3.1　机构弹性动力分析（KED）13

1.3.2　多柔体动力学的发展14

1.3.3　多柔体动力学方程算法15

1.3.4　多柔体逆动力学及控制策略17

1.3.5　含间隙动力学研究18

1.4　本书的主要研究内容及意义19

第二章　混联研抛运动机床运动学分析21

2.1　混联研抛运动机床结构21

2.2　混联研抛运动机床的机构自由度验证23

2.2.1　螺旋理论24

2.2.2　研抛机床具体自由度分析28

2.3　混联研抛运动机床位置分析29

2.3.1　混联研抛运动机床并联机构位置正解分析30

2.3.2　混联研抛运动机床串联机构位置正解分析32

2.4　混联研抛运动机床位置逆解分析36

2.4.1　混联研抛运动机床并联机构位置逆解分析36

2.4.2　混联研抛运动机床串联机构位置逆解分析37

2.4.3　混联研抛运动机床位置逆解算例40

第三章　混联研抛运动机床运动影响系数及运动分析43

3.1　运动影响系数43

3.2　混联研抛运动机床一阶影响系数及运动分析45

3.2.1　混联研抛运动机床并联机构的一阶影响系数及运动分析45

3.2.2　混联研抛运动机床串联机构的一阶影响系数及运动分析46

3.3　混联研抛运动机床的二阶影响系数及运动分析49

3.3.1　混联研抛运动机床并联机构的二阶影响系数及运动分析49

3.3.2　混联研抛运动机床串联机构的二阶影响系数及运动分析50

第四章　混联研抛运动机床的多柔体动力学模型53

4.1　多柔体动力学模型53

4.1.1　柔性体上任一点的位置向量53

4.1.2　欧拉参数54

4.2　3-PTT并联机构多柔体动力学模型55

4.2.1　混联研抛运动机床的有限元模型55

4.2.2　单个支杆的多柔体模型56

4.2.3　动平台、滑鞍的动力学方程62

4.3 3-PTT并联机构的空间约束和约束方程63

4.3.1　虎克铰的空间约束方程63

4.3.2　铰点C3处移动副的空间约束方程66

4.3.3 3-PTT并联机构空间约束方程67

4.4 3-PTT并联机构总体控制方程70

4.5　串联机构的动力学方程71

4.5.1　串联机构的质量矩阵、广义力阵71

4.5.2　串联机构的空间约束方程74

第五章　混联研抛运动机床的动力特性及试验研究77

5.1　多柔体动力学方程组的数值计算方法77

5.1.1　刚性微分方程组概述77

5.1.2　微分-代数混合方程组的处理方法79

5.1.3　非线性微分方程组的计算方法81

5.1.4　误差校正82

5.2　混联研抛运动机床多柔体动力学仿真分析84

5.2.1　混联研抛运动机床3-PTT并联机构运动学仿真分析84

5.2.2　混联研抛运动机床串联机构运动学仿真分析88

5.2.3　模态分析90

5.3　试验结果及其分析93

5.3.1 JDYP51型混联研抛运动机床数控系统的软、硬件设计93

5.3.2　试验结果及其分析97

第六章　混联研抛运动机床逆动力学研究102

6.1 3-PTT并联机构的约束力102

6.1.1　作用在刚体上的约束力102

6.1.2　作用在柔体上的约束力104

6.1.3　混联研抛运动机床关节约束力（矩）仿真结果105

6.2　混联研抛运动机床多柔体逆运动学分析108

6.2.1　混联研抛运动机床多刚体逆运动学108

6.2.2　混联研抛运动机床多柔体逆运动学109

6.3　混联研抛运动机床多柔体逆动力学110

6.3.1　混联研抛运动机床多刚体系统逆动力学110

6.3.2　混联研抛运动机床多柔体系统逆动力学111

6.3.3　混联研抛运动机床多柔体系统逆动力学仿真分析112

6.4 3-PTT并联机构鲁棒轨迹跟踪控制116

6.4.1　鲁棒轨迹跟踪控制器的设计116

6.4.2　鲁棒轨迹跟踪控制仿真结果分析117

第7章　混联研抛运动机床含间隙动力学研究121

7.1　含间隙的并联机构动力学模型121

7.1.1　含间隙运动副的动力学模型121

7.1.2　含间隙并联机构的间隙副模型122

7.2　含间隙的并联机构多刚体和多柔体动力学建模125

7.2.1　含间隙的并联机构多刚体动力学建模125

7.2.2　含间隙的并联机构多柔体动力学建模126

7.3　数值求解与讨论128

7.3.1　数值结果分析128

7.3.2　弹性补偿装置132

第八章　开放式数控系统的硬件设计与实现135

8.1　数控系统的原理与结构135

8.1.1 NC系统基本组成及原理135

8.1.2 CNC系统的结构原理与工作过程136

8.2 JDYP51型混联研抛机床CNC系统的硬件装置139

8.2.1 PMAC运动控制器139

8.2.2　伺服系统的选择及装置141

8.2.3　内置式PLC模块143

8.2.4　位置检测元件145

8.3　基于PMAC的开放式数控系统的结构设计147

8.3.1　数控系统的结构组成与工作原理147

8.3.2 PMAC运动控制器与伺服系统的控制连接149

8.3.3 PLC控制部分的连接152

8.4　系统硬件调试的功能选择与实现153

8.4.1　伺服驱动的控制模式153

8.4.2　双反馈系统的选择154

第九章　开放式数控系统的软件研究156

9.1 CNC系统软件结构及功能156

9.1.1 CNC系统的软件结构156

9.1.2 CNC系统的软件功能157

9.1.3 CNC系统的结构特点159

9.2 CNC系统软件的功能实现161

9.2.1 PLC程序设计161

9.2.2　插补处理162

9.2.3　实时中断与多任务处理165

9.3　调试运行中若干问题的研究166

9.3.1　系统调试设置166

9.3.2　伺服系统的PID调整167

第十章 结论170

参考文献172

致谢184