基于全雅可比矩阵和虚功原理建立了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床的完整刚度模型。首先基于螺旋理论推导出约束分支中的约束雅可比矩阵; 然后锁定分支中的主动副并利用互易积原理求得驱动雅可比矩阵，最后提出了冗余驱动雅可比矩阵。利用约束力、驱动力和冗余驱动力与外力的映射关系，结合虚功原理，得到系统整体刚度矩阵。考虑虎克铰、轴承等传动部件的轴向变形对分支轴向刚度的影响，构造了各个分支的轴向刚度模型。借助激光跟踪仪对所建立的刚度模型进行了实验测试。结果表明: 该刚度模型的误差为2%~5%，验证了理论分析的可靠性。在此基础上，以机床的线刚度和角刚度的最小值为刚度性能指标，分析了其在工作空间内的分布情况。分析显示: 机床线刚度的最小值主要分布在Y轴两侧，角刚度的最小值则主要分布在-0.05≤z≤0.05 m和-0.11≤y≤-0.05 m，因此，在进行并联机床工具规划时应该尽量避免该区域。文中内容可为并联机床刀具运动轨迹的优化提供参考依据。

研究了并联机床的灵巧度评价指标及其在实际加工中的应用.介绍了一种新型的五自由度并联机床,该机床机构具有五个驱动分支和一个约束分支,可以实现三维移动和二维转动.建立了该机床机构的雅可比矩阵,得到了三个影响机床机构灵巧度的指标,即条件数、最小奇异值、可操作性;并通过对这三个并联机床灵巧度评价指标进行分析,定义了两个灵巧度的综合评价指标-综合灵巧度系数和综合灵巧度,分别作为评价不同位形下灵巧度和整个刀位文件灵巧度的指标.最后,介绍了在实际加工中对不同加工轨迹的灵巧度进行综合评价的方法.实验结果表明:机床实际加工∮100平面圆,对各向同性有较高要求时的最优加工轨迹为z=650 mm,保证了机床加工过程中应具有良好运动和动力学性能的要求.

介绍了新型5-UPS/PRPU五自由度并联机床的运动学反解,分析了其工作空间.以刀尖点为参考点对机床进行了运动学反解分析和工作空间的搜索.定义了灵活刀具倾斜角,使得只用一个参数就能够实现对工作空间的降维描述.对机床工作空间进行了以刀尖点为参考点的三维描述,并对影响机床工作空间大小的几何约束条件进行了分析.根据机床的实际结构参数对工作空间进行了算例分析,并以三维图形形式直观方便地描述了机床的工作空间.机床的最大可达工作空间为φ800×300的圆柱体,灵活工作空间为φ400×300的圆柱体,最大灵活刀具角为25°,分析结果与机床的实际运行情况基本一致.