专    业：机械工程

导    师：张俊 教授

毕业去向：美的集团

教育及工作背景：

2019年9月至2022年6月     福州大学       机械工程   工学硕士学位

2015年9月至2019年6月    安徽工业大学   机械设计制造及其自动化  工学学士学位

研究方向：

并/混联机构设计

参与科研项目：

1.福建省科学技术厅, 自然科学基金项目（杰青）, 基于1T2R并联式摆角头的五轴混联数控加工单元设计理论与关键技术研究（2020J06010）,2020-2023，参与 

2.企业合作（厦门万久科技股份有限公司）,横向合作项目, 高端并混联数控装备研发（00201806）, 2018-2022，参与

发表论文：

1.刁吉瑞,汤腾飞,方汉良等.集成2R1T并联机构的艾灸辅疗机器人概念设计与运动学分析[J].福州大学学报(自然科学版),2022,50(03):359-367.

硕士学位论文简介：

Z4型并联动力头刚度设计与轻量化研究

传统五轴龙门机床因体积大与整体质量高等特点，致使其加工制造几何形状复杂的超大型结构件成本高昂，因此工业界产生了对新型“轻质高刚”高端数控装备的产品需求。而并联机构因其结构紧凑与高刚度的优点，已在高端五轴加工单元设计中得到应用。为此本文将结合“轻质高刚”高端数控装备的设计需求，以自主研发的Z4型并联动力头为研究对象，系统研究其概念设计与运动学分析、刚度建模与全域刚度快速预估、轻量化设计等内容。本文研究内容及成果如下： 

基于模块化设计思想，完成Z4型并联动力头概念设计。利用空间闭环矢量法，构造其位置逆解模型。在此基础之上，通过分层切片搜索原理，快速预估该动力头的工作空间。 

在刚度建模与分析方面，以螺旋理论为数学工具，通过分层递阶的建模方法，建立Z4型并联动力头的刚度模型。主要步骤包括：（1）构造支链驱动力、约束力与末端外载荷的静力平衡方程，借助于虚功原理，获得整机笛卡尔刚度矩阵；（2）构建支链末端等效力螺旋与各关节弹性变形的映射模型，利用坐标转换得到各支链界面刚度矩阵；（3）利用有限元仿真软件建立各运动部件在关节操作空间内的刚度模型，以此构造计入动平台弹性的末端刚度模型。本文所建刚度模型与有限元仿真对并联动力头末端刚度的计算误差在6%内，可用于快速预估全域内各向刚度的分布特征。 

在轻量化方面，提出一种适用于此类并联动力头的轻量化设计方法。首先，以所有零部件质量和最小化为设计目标，以机构尺度、几何干涉等为约束条件构造轻量化设计的目标函数；其次，根据大型铝合金件的切削需求，构造末端刚度最低许用值，并通过刚度匹配策略将末端刚度分配给子模块；然后，借助响应面法构建刚度和质量关于各运动部件关键结构参数的响应面模型；最后，基于各零部件的响应面模型，在各子装配体的刚度约束下，优选设计参数完成轻量化设计，并利用有限元仿真验证该方法的可行性。 

理论研究证明，本文研究成果可用于指导一台Z4型数控加工装备的设计改进，并丰富和发展此类动力头的设计理论和方法。