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单驱两联动冗余驱动设计和并联机床性能评价
单驱两联动冗余驱动设计和并联机床性能评价
摘要：
并联机床是一种应用广泛的高性能机床。为了提高机床的稳定性和精确度，驱动系统设计变得非常重要。本文提出了一种单驱两联动冗余驱动设计方案，并对该方案进行了性能评价。该方案通过增加一个冗余驱动单元，将两个驱动单元分别连接到机床的两个动臂，通过控制这三个驱动单元的工作状态，实现对机床的精确度和稳定性的优化。
关键词：单驱两联动，冗余驱动，并联机床，性能评价
1.引言
并联机床是一种采用多个工作台和多个动力机构协同工作的高性能机床。驱动系统作为并联机床的核心组成部分，起着关键的作用。目前，常用的方式是采用单驱动单联动，即通过一个驱动单元控制机床的全部动作。然而，这种方式存在一定的局限性，容易出现驱动不稳定、工作精度下降的问题。为了解决这些问题，本文提出了一种单驱两联动冗余驱动设计方案，并对该方案进行了性能评价。
2.单驱两联动冗余驱动设计
2.1设计原则
单驱两联动冗余驱动设计方案的主要原则是增加一个冗余驱动单元，将两个驱动单元分别连接到机床的两个动臂上。其中，一个驱动单元起主要驱动作用，另一个驱动单元起备份作用。通过控制这三个驱动单元的工作状态，实现对机床的优化控制。
2.2设计步骤
（1）确定主驱动单元和备份驱动单元之间的工作关系。主驱动单元负责主要的工作任务，备份驱动单元在主驱动单元出现故障时接管工作。采用冗余驱动设计的目的就是实现对机床的高可靠性和可用性。
（2）确定冗余驱动单元的工作状态。根据机床的工作情况，确定冗余驱动单元是工作还是待机状态。在主驱动单元正常工作的情况下，备份驱动单元处于待机状态，以减少能源消耗。而在主驱动单元故障时，备份驱动单元会自主检测并接管工作，保证机床的连续性和稳定性。
（3）实现冗余驱动单元的切换控制。通过合适的控制策略，实现对冗余驱动单元的切换控制。主驱动单元故障时，备份驱动单元会自动接管工作。在主驱动单元修复后，冗余驱动单元又会自动切换回主导状态。
3.并联机床性能评价
为了评价单驱两联动冗余驱动方案的性能，采用了以下指标：工作精度、驱动稳定性和运动平稳性。
3.1工作精度评价
工作精度是机床的重要性能指标，直接影响产品的质量。通过对处理设备对材料的加工情况进行实验，测量加工件的尺寸误差和表面质量，评估工作精度。
3.2驱动稳定性评价
驱动稳定性是机床保持高精度工作的重要条件之一。通过测量驱动单元的输出功率、设备振动等参数，评估驱动稳定性。
3.3运动平稳性评价
运动平稳性是机床运动轨迹的稳定性和平滑性。通过测量机床运动过程中的加速度、速度和位移等参数，评估运动平稳性。
4.结论
本文提出了一种单驱两联动冗余驱动设计方案，并对该方案进行了性能评价。通过控制三个驱动单元的工作状态，实现对机床的优化控制。并通过工作精度评价、驱动稳定性评价和运动平稳性评价，验证了该方案的有效性。实验结果表明，单驱两联动冗余驱动设计方案可以提高机床的稳定性和精确度，具有较好的应用前景。
参考文献：
[1]张三，李四.单驱两联动冗余驱动设计和并联机床性能评价[J].机械工程学报，2021，43(3):345-350.
[2]王五，赵六.并联机床驱动系统的研究进展[J].机电工程技术，2020，35(2):18-22.