随着我制造大国的日益强盛,制造业日渐发达,数控机床被应用于各个行业和领域,扮演着极为重要的角色。随着数控机床技术的发展,机床大致被分为串联机床、并联机床和混联机床三大类。其中并联机床以其具有较高的刚度重量比、较快的响应速度快、较高的加工精度、较好的机械柔性等特点发展成为机床的主流。同时并联机床还因具有机构工作空间较大、灵活性高、加工范围大的等优势成为某类难加工零件或特种制造领域的必备加工设备之一。本文基于并联机床的优点,用一种新型的并联机构作为并联机床的机械构型,设计出一种新型4-DOF并联机床。其主要研究内容如下:对该4-DOF并联机床从构型设想到构型描述,用INVENTOR三维建模软件对并联机床进行建模,并模拟其四个自由度运动的动画。证实该机构的可行性,同时给出机构的机械结构简图。并使用修正的机构自由度计算公式验算了其自由度。对该4-DOF并联机床机构进行了运动学分析。在机构上建立相对的静态和动态坐标系,得到机床动平台的旋转角度变化方程和机床的刀具头相对于动平台坐标系{B}的方向矢量,再逆向求解出并联机构的逆运动学方程和各驱动滑块的速度关系矩阵。最后用MATLAB软件对机床各个驱动滑块的运动位移变化量进行数值算例仿真。运用几何方法对机构的工作空间进行了分析,在AutoCAD中分别对机构求出其在各二维平面上的工作区域,再将所得到的各个二维工作区域按空间叠加起来,即得到机床机构的三维工作空间。并用MATLAB软件基于搜索法找到了机构在该模型几何尺寸下的工作空间边界点集合。最后再将机构基于某一特定的工件工艺,分析计算了该机构滑块的必要行程长度。分别用矢量构造法和雅可比矩阵定义法求得了该并联机构的雅可比矩阵。使用MATLAB软件针对机床的雅可比矩阵条件数进行了仿真分析,得到了机构的C(J)值的范围,证明了该并联机构的灵巧度性能;结合机构的雅可比矩阵验证了该新型四自由度并联机床在其工作空间中不存在奇异点。