裝配圖并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床

裝配圖并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床,裝配,并聯(lián),結(jié)構(gòu),機(jī)床 XXX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 學(xué)校代碼： 學(xué) 號(hào)： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目 學(xué)生姓名： 學(xué) 院： 系 別： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 二 〇 一 四 年 六 月 摘 要 并聯(lián)機(jī)床(Parallel Machine Tools)，又稱(chēng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床(Parallel Structured Machine Tools)、虛擬軸機(jī)床(Virtual Axis Machine Tools)，也曾被稱(chēng)為六條腿機(jī)床、六足蟲(chóng)(Hexapods)。并聯(lián)機(jī)床是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外機(jī)床研究的熱點(diǎn)，它具有自由度多、剛度高、精度高、傳動(dòng)鏈短、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。但其也不足之處，其中位置正解復(fù)雜就是關(guān)鍵的一條。3-SPS伸縮式并聯(lián)機(jī)床是Stewart機(jī)床的一種變形結(jié)構(gòu)形式，它主要特點(diǎn)是動(dòng)、靜平臺(tái)上的3個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)分別分布在同一個(gè)平面上，且構(gòu)成的形狀相似。 并聯(lián)機(jī)床是集機(jī)械、氣動(dòng)（液壓）、控制技 9! Eq` 術(shù)于一體的典型的機(jī)電一體化設(shè)備，它容易實(shí)現(xiàn)“三軸聯(lián)動(dòng)”，有望成為21世紀(jì)高速輕型數(shù)控加工的主力設(shè)備。本課題結(jié)合本院實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，設(shè)六自由度并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)，使其能根據(jù)工藝要求進(jìn)行加工。 d)dL%9K$ 提高學(xué)生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力、綜合實(shí)踐及應(yīng)用能力。 本課題設(shè)計(jì)的主要針對(duì)并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其內(nèi)容主要包括并聯(lián)機(jī)床設(shè)計(jì)方案的確定，并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，以及滾珠絲杠螺母副、伺服電機(jī)、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器等主要零部件的計(jì)算選用，并利用UG軟件繪制各相關(guān)零部件的三維實(shí)體零件圖和總裝配圖，以期達(dá)到能直觀看出并聯(lián)機(jī)床實(shí)體機(jī)構(gòu)的效果。 關(guān)鍵詞：并聯(lián)機(jī)床；伺服電動(dòng)機(jī)；空間變換矩陣； Abstract PMT (Parallel Machine Tools), also known as the parallel structure machine (Parallel Structured Machine Tools), Virtual Axis Machine Tool, has also been known as the six-legged machine, six-legged insects (Hexapods).Parallel machine is in recent years the domestic machine tool research hot spot, it has multiple degrees of freedom, high rigidity, high precision, short transmission chain, with low manufacturing cost.But its shortcomings, in which the forward solution of position of a complex is the key. 3-SPS telescopic type parallel machine tool is Stewart machine tools, a deformable structure form, it is the main characteristics of dynamic, static platform on the 6joints are respectively distributed on the same plane, and form the shape similarity. Parallel machine is a mechanical, pneumatic (hydraulic), control technology in one of the typical electrical and mechanical integration equipment. Parallel machine is easy to achieve "six-axis", is expected to become the 21st century, the main high-speed light CNC machining equipment. The combination of hospital laboratory construction project, located six-DOF parallel machine tool sector, so that it can be processed according to process requirements. Improve their engineering quality, innovation, comprehensive practice and application of skills. The main topics for the design of parallel machine tool design, its content includes the determination of robot design, robot design and calculation, and the ball screw pair, stepping motor, bearings, couplings, limit switch, spindle ,and other major components of the calculation used to draw solid model and using UG software to draw the relevant parts of the three-dimensional solid parts drawings, and assembly drawings to achieve the parallel machine tool can directly see the effect of physical bodies. Keywords: parallel machine；Stepping motor；space transformation matrix；ball screw pair 目 錄 第一章 總體方案的確定 1 1.1 課題的研究背景 1 1.2 課題研究的意義 2 1.3 課題研究的內(nèi)容 3 1.3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)介紹 3 1.3.2 并聯(lián)機(jī)床設(shè)計(jì)類(lèi)型的選定 3 1.3.3 并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算 4 1.3.4 各零部件的三維建模、裝配與二維圖的轉(zhuǎn)化 4 第二章 并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)計(jì)算 5 2.1 3-SPS伸縮式并聯(lián)機(jī)床位置逆解計(jì)算與分析 5 2.1.1 3-SPS并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 6 2.1.2 坐標(biāo)系的建立 6 2.1.3 初始條件的確立 7 2.1.4 空間變換矩陣的求解 7 2.1.5 新坐標(biāo)及各軸滑塊移動(dòng)量的計(jì)算 9 2.1.6 并聯(lián)機(jī)床桿系簡(jiǎn)化分析 12 2.2 滾動(dòng)軸承的選用 20 2.2.1 基本額定載荷 20 2.2.2 滾動(dòng)軸承的選擇 20 2.2.3 軸承的校核 22 2.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 22 2.3.1 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 22 2.3.2 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸上等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 24 2.3.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)尺寸 27 2.4 聯(lián)軸器的選用 28 第三章 并聯(lián)機(jī)床三維建模、裝配與出圖 30 3.1 UG軟件的概述 30 3.2 UG的功能 30 3.3 主要零部件的UG建模 31 3.4 零件的裝配 32 3.5 二維圖的處理 34 第四章 并聯(lián)機(jī)床前景展望 36 4.1 引言 36 4.2 并聯(lián)機(jī)床未來(lái)研究方 36 總結(jié) 38 參考文獻(xiàn) 39 謝 辭 40 第一章 總體方案的確定 1.1 課題的研究背景 為了提高對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性，滿(mǎn)足快速多變的市場(chǎng)需求，近年來(lái)全球機(jī)床制造業(yè)都在積極探索和研制新型多功能的制造裝備與系統(tǒng)，其中在機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)上的突破性進(jìn)展當(dāng)屬90年代中期問(wèn)世的并聯(lián)機(jī)床(Parallel Machine Tools)，又稱(chēng)虛(擬)軸機(jī)床(Virtual Axis Machine Tool)或并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)器(Parallel Kinematics Machine)。并聯(lián)機(jī)床實(shí)質(zhì)上是并聯(lián)機(jī)床技術(shù)與機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，其原型是并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床操作機(jī)。與實(shí)現(xiàn)等同功能的傳統(tǒng)五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床相比，并聯(lián)機(jī)床具有如下優(yōu)點(diǎn)： ??? ① 剛度重量比大：因采用并聯(lián)閉環(huán)靜定或非靜定桿系結(jié)構(gòu)，且在準(zhǔn)靜態(tài)情況下，傳動(dòng)構(gòu)件理論上為僅受拉壓載荷的二力桿，故傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的單位重量具有很高的承載能 ??? ② 響應(yīng)速度快：運(yùn)動(dòng)部件慣性的大幅度降低有效地改善了伺服控制器的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，允許動(dòng)平臺(tái)獲得很高的進(jìn)給速度和加速度，因而特別適于各種高速數(shù)控作業(yè)。 ??? ③ 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：便于可重組和模塊化設(shè)計(jì)，且可構(gòu)成形式多樣的布局和自由度組合。在動(dòng)平臺(tái)上安裝刀具可進(jìn)行多坐標(biāo)銑、鉆、磨、拋光，以及異型刀具刃磨等加工。裝備并聯(lián)機(jī)床腕、高能束源或CCD攝像機(jī)等末端執(zhí)行器，還可完成精密裝配、特種加工與測(cè)量等作業(yè)。 ④ 技術(shù)附加值高：并聯(lián)機(jī)床具有“硬件”簡(jiǎn)單，“軟件”復(fù)雜的特點(diǎn)，是一種技術(shù)附加值很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品，因此可望獲得高額的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。 ??? 目前，國(guó)際學(xué)術(shù)界和工程界對(duì)研究與開(kāi)發(fā)并聯(lián)機(jī)床非常重視，并于90年代中期相繼推出結(jié)構(gòu)形式各異的產(chǎn)品化樣機(jī)。1994年在芝加哥國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上，美國(guó)Ingersoll銑床公司、Giddings & Lewis公司和Hexal公司首次展出了稱(chēng)為“六足蟲(chóng)”(Hexapod)和“變異型”(VARIAX)的數(shù)控機(jī)床與加工中心，引起轟動(dòng)。此后，英國(guó)Geodetic公司，俄羅斯Lapik公司，挪威Multicraft公司，日本豐田、日立、三菱等公司, 瑞士ETZH和IFW1研究所，德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)、漢諾威大學(xué)和斯圖加特大學(xué)等單位也研制出不同結(jié)構(gòu)形式的數(shù)控銑床、激光加工和水射流機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和加工中心。與之相呼應(yīng)，由美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局倡議，已于1996年專(zhuān)門(mén)成立了Hexapod用戶(hù)協(xié)會(huì)，并在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)上設(shè)立站點(diǎn)。近年來(lái)，與并聯(lián)機(jī)床和并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床操作機(jī)有關(guān)的學(xué)術(shù)會(huì)議層出不窮，例如第47～49屆CIRP年會(huì)、1998～1999年CIRA大會(huì)、ASME第25屆機(jī)構(gòu)學(xué)雙年會(huì)、第10屆TMM世界大會(huì)均有大量文章涉及這一領(lǐng)域。由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)動(dòng)議，1998年在意大利米蘭召開(kāi)了第一屆國(guó)際并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)器專(zhuān)題研討會(huì)，并決定第二屆研討會(huì)于2000年在美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)舉行。1994～1999年期間，在歷次大型國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上均有這類(lèi)新型機(jī)床參展，并認(rèn)為可望成為21世紀(jì)高速輕型數(shù)控加工的主力裝備。 我國(guó)已將并聯(lián)機(jī)床的研究與開(kāi)發(fā)列入國(guó)家“九五”攻關(guān)計(jì)劃和863高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，相關(guān)基礎(chǔ)理論研究連續(xù)得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家攀登計(jì)劃的資助。部分高校還將并聯(lián)機(jī)床的研發(fā)納入教育部211工程重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，并得到地方政府部門(mén)的支持且吸引了機(jī)床骨干企業(yè)的參與。在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的支持下，中國(guó)大陸地區(qū)從事這方面研究的骨干力量，于1999年6月在清華大學(xué)召開(kāi)了我國(guó)第一屆并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床與并聯(lián)機(jī)床設(shè)計(jì)理論與關(guān)鍵技術(shù)研討會(huì)，對(duì)并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀、未來(lái)趨勢(shì)以及亟待解決的問(wèn)題進(jìn)行了研討。 整體而言，傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床，是屬于數(shù)學(xué)簡(jiǎn)單而機(jī)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)床，而相對(duì)的，并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床則機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單而數(shù)學(xué)復(fù)雜，整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)牽涉到相當(dāng)龐大的數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此虛擬軸并聯(lián)機(jī)床是一種知識(shí)密集型機(jī)構(gòu)。這種新型機(jī)床完全打破了傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)的概念，拋棄了固定導(dǎo)軌的刀具導(dǎo)向方式，采用了多桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，大大提高了機(jī)床的剛度，使加工精度和加工質(zhì)量都有較大的改進(jìn)。另外，由于其進(jìn)給速度的提高，從而使高速、超高速加工更容易實(shí)現(xiàn)。由于這種機(jī)床具有高剛度、高承載能力、高速度、高精度以及重量輕、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都得到了成功的應(yīng)用，因此受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。由并聯(lián)、串聯(lián)同時(shí)組成的混聯(lián)式數(shù)控機(jī)床，不但具有并聯(lián)機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，而且在使用上更具實(shí)用價(jià)值。 1.2 課題研究的意義 并聯(lián)機(jī)床對(duì)于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、 ]yt(_ Oi 保障生產(chǎn)安全具有重要意義。并聯(lián)機(jī)床是集機(jī)械、氣動(dòng)（液壓）、控制技 9! Eq` 術(shù)于一體的典型的機(jī)電一體化設(shè)備。并聯(lián)機(jī)床容易實(shí)現(xiàn)“三軸聯(lián)動(dòng)”，有望成為21世紀(jì)高速輕型數(shù)控加工的主力設(shè)備。本課題結(jié)合本院實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，設(shè)六自由度并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)，使其能根據(jù)工藝要求進(jìn)行加工。從而使學(xué)生得到一次機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、氣動(dòng)（液壓）系統(tǒng)設(shè)計(jì) d)3ceJ: 的訓(xùn)練。 d)dL%9K$ 提高學(xué)生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力、綜合實(shí)踐及應(yīng)用能力。 1.3 課題研究的內(nèi)容 設(shè)計(jì)過(guò)程中需要做的工作主要有：第一、收集相關(guān)資料，在了解3-SPS伸縮式并聯(lián)機(jī)床工作原理的基礎(chǔ)上，制定出滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)方案，繪制出主要結(jié)構(gòu)。第二、完善機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成傳動(dòng)零部件的設(shè)計(jì)、選型。第三、對(duì)并聯(lián)機(jī)床工作原理及運(yùn)行情況做簡(jiǎn)單分析、計(jì)算。第四、利用CAXA、UG軟件建立零件圖、裝配模型，完善整機(jī)結(jié)構(gòu)。 1.3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)介紹 一．并聯(lián)機(jī)構(gòu)的定義 并聯(lián)機(jī)構(gòu)（Parallel Mechanism，簡(jiǎn)稱(chēng)PM），可以定義為動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過(guò)至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)。 二．并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 并聯(lián)機(jī)構(gòu)主要具有以下特點(diǎn)： （1）與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定； （2）承載能力大； （3）微動(dòng)精度高； （4）運(yùn)動(dòng)負(fù)荷??； （5）在位置求解上，串聯(lián)機(jī)構(gòu)正解容易，但反解十分困難，而并聯(lián)機(jī)構(gòu)正解困難反解卻非常容易。 三．3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu) 3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)中的一大類(lèi)，是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究得最多的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但這類(lèi)機(jī)構(gòu)有很多關(guān)鍵性技術(shù)沒(méi)有或沒(méi)有完全得到解決，比如其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、動(dòng)力學(xué)模型的建立以及并聯(lián)機(jī)床的精度標(biāo)定等。從完全并聯(lián)的角度出發(fā)，這類(lèi)機(jī)構(gòu)必須具有3個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈。但現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，也有擁有3 個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的6 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-PRPS 和3-URS 等機(jī)構(gòu)，還有在3 個(gè)分支的每個(gè)分支上附加1個(gè)5桿機(jī)構(gòu)作這驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)等。 　　 1.3.2 并聯(lián)機(jī)床設(shè)計(jì)類(lèi)型的選定 3自由度并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床有很多種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，如3-SPS型、6-PTRT型、6-PSS型等等。根據(jù)導(dǎo)師提供的參考資料以及畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，選定3-SPS型并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3-SPS伸縮式并聯(lián)機(jī)構(gòu)是將3套驅(qū)動(dòng)模塊固定在連桿上，每套驅(qū)動(dòng)模塊連接1套連桿機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)末端與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)連接，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母副，使絲母滑座做傾斜（與連桿平行）方向的運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)連桿聯(lián)動(dòng)，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)?？梢远x為動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過(guò)六個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有3個(gè)自由度，伸縮式且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)。 此類(lèi)型并聯(lián)機(jī)床主要零部件包括伺服電機(jī)、滾珠絲杠螺母副、連桿、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、底座、立柱、頂蓋、運(yùn)動(dòng)鉸鏈等，在研究過(guò)程中必須加強(qiáng)了解，使得并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得更加合理。 1.3.3 并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算 一．并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床位置逆解的算 （1）坐標(biāo)系的建立； （2）初始條件的確立； （3）空間變換陣的求解； （4）求各軸的變化距離，實(shí)現(xiàn)逆解； （5）計(jì)算結(jié)果的簡(jiǎn)化分析。 二．滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 三．伺服電機(jī)的計(jì)算與選型 四．其他主要零部件的計(jì)算與選用 1.3.4 各零部件的三維建模、裝配與二維圖的轉(zhuǎn)化 為了較為直觀的看出并聯(lián)機(jī)床空間結(jié)構(gòu)的特征，采用UG軟件對(duì)并聯(lián)機(jī)床各零部件進(jìn)行三維建模并裝配，以達(dá)到預(yù)期效果。在三維建模完成后將其轉(zhuǎn)化成CAXA電子圖版二維圖進(jìn)行修改完善，以便打印出圖。 第二章 并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)計(jì)算 此部分主要包括3-SPS伸縮式并聯(lián)機(jī)床位置逆解的相關(guān)計(jì)算與分析，滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型，滾動(dòng)軸承的選用，伺服電機(jī)的計(jì)算與選型，聯(lián)軸器的選用與校核的選用等。所設(shè)計(jì)的3-SPS伸縮式并聯(lián)機(jī)床實(shí)物圖如圖2-1所示： 圖2-1 3-SPS并聯(lián)機(jī)床模型 2.1 3-SPS伸縮式并聯(lián)機(jī)床位置逆解計(jì)算與分析 該部分根據(jù)劉國(guó)平、李建武等《3-SPS并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床一種逆解算法研究》主要介紹了3-SPS并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床位置逆解的一種求解方法，該方法采用坐標(biāo)變換原理，求得運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的任意點(diǎn)經(jīng)過(guò)平移、旋轉(zhuǎn)后的新坐標(biāo)，再根據(jù)3-SPS機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，通過(guò)幾何方法求出各軸滑塊的移動(dòng)距離，從而實(shí)現(xiàn)逆解的求，并根據(jù)張曙的《并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床》加以分析處[10]。 2.1.1 3-SPS并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 該類(lèi)型并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床采用3-SPS結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)圖如圖2-2所示，其中1：固定支；2：運(yùn)動(dòng)滑塊；3：連桿；4：活動(dòng)平臺(tái)。 3-SPS并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床的工作原理是通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，帶動(dòng)絲桿上滑塊與連桿并行的移動(dòng)，滑塊又通過(guò)虎克鉸帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，從而使活動(dòng)平臺(tái)變化在空間的位置和姿態(tài)。 圖2-2 3-SPS并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2.1.2 坐標(biāo)系的建立 為求解3自由度平臺(tái)的空間位置關(guān)系，首先建立動(dòng)、靜兩坐標(biāo)系，靜坐標(biāo)系原點(diǎn)位于上平臺(tái)中心，動(dòng)坐標(biāo)系原點(diǎn)。位于下平臺(tái)中心，各軸指向如圖所示，動(dòng)靜平臺(tái)坐標(biāo)系方向保持一致，坐標(biāo)系如圖2-3所示。其中，Bi各點(diǎn)是上虎克鉸的幾何中心，Bi所在圓是以上虎克鉸幾何中心所構(gòu)成圖形的外接圓；Pi各點(diǎn)是下虎克鉸的幾何中心，Pi所在圓是以下虎克鉸幾何中心所構(gòu)成圖形的外接圓(i=l、2…6)。 圖2-3 坐標(biāo)系示意圖 其中上下虎克鉸中心所在平面之間的距離定為324.03mm，上虎克鉸中心;且關(guān)于上虎克鉸幾何中心所構(gòu)成圖形的外接圓成分布，對(duì)稱(chēng)。下虎克鉸中心 ; ; ; 且關(guān)于下虎克鉸幾何中心所構(gòu)成圖形的外接圓成分布、對(duì)稱(chēng)。上平臺(tái)虎克鉸幾何中心所在圓半徑為500mm，下平臺(tái)虎克鉸幾何中心所在圓半徑為120mm。 2.1.3 初始條件的確立 當(dāng)已知機(jī)構(gòu)的基本尺寸，在所建立的坐標(biāo)系上，由于上、下平臺(tái)的各個(gè)鉸點(diǎn)和(i=l，2…6)對(duì)于坐標(biāo)系的幾何關(guān)系已確定(如各鉸點(diǎn)與原點(diǎn)的連線(xiàn)和X軸的夾角為定值)，通過(guò)幾何關(guān)系就可計(jì)算出各鉸點(diǎn)在靜坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，即各個(gè)鉸點(diǎn)和的坐標(biāo)值可計(jì)算出來(lái)而成為已知條件。 經(jīng)計(jì)算可知： 上平臺(tái)各個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)為： B1(-171.01，-469.85，324.03) B2 (171.01，-469.85，324.03) B3(492.3，-469.85，324.03) 下平臺(tái)各個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)為： P1(-82.60，-87.04，0) P2(82.60，-87.04，0) P3(116.68，-28.01，0) 2.1.4 空間變換矩陣的求解 假定動(dòng)坐標(biāo)系沿定坐標(biāo)系的X、Y、Z坐標(biāo)軸分別平移XPYPZP后，再在新的坐標(biāo)系下繞X軸旋轉(zhuǎn)，繞Y軸旋轉(zhuǎn)，繞Z軸旋轉(zhuǎn) ，則坐標(biāo)變換矩陣：[9] (2—1) 其中： ；其他依此類(lèi)推。 隨著滑塊的移動(dòng)，活動(dòng)平臺(tái)各鉸點(diǎn)也隨之到達(dá)新的位置，設(shè)為到達(dá)新位置時(shí)的坐標(biāo)值，則有 。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)技術(shù)參數(shù)中機(jī)床運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)作范圍，不妨假定運(yùn)動(dòng)平臺(tái)處于其中一極限位置時(shí)有且； 于是計(jì)算可得： 假定運(yùn)動(dòng)平臺(tái)處于另一極限位置時(shí)有且； 此時(shí)： 2.1.5 新坐標(biāo)及各軸滑塊移動(dòng)量的計(jì)算 ㈠ 當(dāng)計(jì)算滑塊的移動(dòng)量 ①計(jì)算新坐標(biāo)： 根據(jù)上述計(jì)算方法可知： (2—2) 其中以及分別表示和的齊次坐標(biāo)，參考《并聯(lián)機(jī)床》第二版22[9]。故的坐標(biāo)為： 同理可以計(jì)算得： ②求到的距離，到的距離： 如圖2-4所示，是與Z軸平行且經(jīng)過(guò)點(diǎn)的直線(xiàn)，垂直于，垂足為(i=1,2,....,6)，則可構(gòu)建出一個(gè)直角三角形，由于平行于靜坐標(biāo)系的軸，所以與僅Z軸坐標(biāo)不同，即，， 。 圖2-4 計(jì)算幾何圖 于是， (2—3) 到得距離為上下虎克鉸中心的距離，此距離不變所以： 由于 (2—4) 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得： ；；； ；； ③求各軸上滑塊的移動(dòng)量： (2—5) 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得： 以上計(jì)算結(jié)果,“-”值表示沿Z軸負(fù)方向移動(dòng)；反之則表示沿Z軸正方向移動(dòng)。 ㈡ 當(dāng) 計(jì)算滑塊的移動(dòng)量 ①計(jì)算新坐標(biāo)： 根據(jù)上述相同計(jì)算方法與過(guò)程，同理可以計(jì)算得： ②求到的距離，到的距離： 同上， 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得： 而 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得： ；； ；； ③求各軸上滑塊的移動(dòng)量： 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得： 以上計(jì)算結(jié)果,“-”值表示沿Z軸負(fù)方向移動(dòng)。 綜上計(jì)算結(jié)果可知，滑塊的最大位移量為191.24mm,圓整為195mm；據(jù)此可知滾珠絲杠螺紋的有效行程不得低于195mm。 2.1.6 并聯(lián)機(jī)床桿系簡(jiǎn)化分析 跟據(jù)張曙《并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床》第78頁(yè)的相關(guān)內(nèi)容，將并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床桿系配置簡(jiǎn)化為平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)[10]。 ㈠ 以刀頭點(diǎn)沿X方向從0到100mm每移動(dòng)10mm為參考，即=10mm；據(jù)此計(jì)算機(jī)床每根軸上滑塊的移動(dòng)量，記為（同2.1.5中的計(jì)算）。 此時(shí)坐標(biāo)變換矩陣為： (2—6) 按照2.1.5中相關(guān)滑塊位移量的計(jì)算方法，容易計(jì)算出各滑塊的移動(dòng)量如下： 軸1上滑塊 X 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Z 0 -0.16 -0.65 -1.34 -2.43 -3.93 -5.65 -7.69 -10.05 -12.75 -15.79 \ 0.16 0.49 0.69 1.19 1.4 1.72 2.04 2.26 2.7 3.04 \ 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 軸2上滑塊 X 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Z 0 -0.11 -0.54 -1.27 -2.21 -3.66 -5.32 -7.3 -9.6 -12.24 -15.22 \ 0.11 0.43 0.73 1.04 1.35 1.66 1.98 2.2 2.64 2.98 \ 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 軸3上滑塊 X 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Z 0 -4.35 -9.09 -14.21 -19.74 -25.71 -32.12 -39.03 -46.45 -54.43 -63.03 \ 4.35 4.74 5.12 5.53 5.97 6.41 6.91 7.42 7.98 8.6 \ 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 軸4上滑塊 X 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Z 0 -4.32 -9.08 -14.23 -19.8 -25.78 -32.23 -39.16 -46.61 -54.63 -63.26 \ 4.32 4.76 5.15 5.57 5.98 6.45 6.93 7.45 8.02 8.63 \ 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 軸5上滑塊 X 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Z 0 4.11 7.80 11.16 14.19 16.91 19.33 21.44 23.25 24.78 26.02 \ 4.11 3.69 3.36 3.03 2.72 2.32 2.11 1.81 1.53 1.24 \ 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 軸6上滑塊 X 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Z 0 4.03 7.7 11.04 14.05 16.75 19.14 21.23 23.02 24.53 25.74 \ 4.03 3.67 3.34 3.01 2.7 2.29 2.09 1.79 1.51 1.21 \ 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 根據(jù)上述計(jì)算可知： (2—7) 于是根據(jù)虛功原理及運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)有： (2—8) 假定刀頭點(diǎn)在加工時(shí)X、Y、Z方向上所受最大切削力均為100N，有設(shè)計(jì)要求技術(shù)參數(shù)，X、Y、Z方向上的最大移動(dòng)速度均為100mm/s 。由于 ，這使得滑塊上所受Z方向的力與刀頭點(diǎn)處受力出現(xiàn)巨大波動(dòng)，并且參考的劃分越細(xì)可能出現(xiàn)的波動(dòng)越大，此處取平均值予以計(jì)算： 代入數(shù)值計(jì)算得： ㈡ 以刀頭點(diǎn)沿Y方向從0到100mm每移動(dòng)10mm為參考時(shí)，相關(guān)計(jì)算與沿X方向的計(jì)算方法相同并且結(jié)果相差不大，可取X方向計(jì)算結(jié)果。 ㈢ 以刀頭點(diǎn)沿Z方向從零到100mm每移動(dòng)10mm為參考時(shí)，顯然滑塊和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（刀頭點(diǎn)）移動(dòng)速度相同，即有： 此時(shí)可知： 從上所述：刀頭點(diǎn)以最快速度運(yùn)動(dòng)并且受到最大切削力時(shí)，各軸滑塊最快移動(dòng)速度和根據(jù)虛功原理轉(zhuǎn)換到滑塊上沿Z軸的最大作用力分別為 2.2 滾動(dòng)軸承的選用 2.2.1 基本額定載荷 (2—23) 式中：—— 速度系數(shù)，由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》查表4.2-8，取=0.370； —— 壽命系數(shù)，由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》查表4.2-8，取=3.11； —— 當(dāng)量動(dòng)載荷，由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》查表4.2-84，?。? 2.2.2 滾動(dòng)軸承的選擇 滾珠絲桿的公稱(chēng)直徑為12mm，基本額定載荷=1168.46N，根據(jù)以上條件選擇（角接觸球軸承）。 表2-2 軸承參數(shù) 基本尺寸／mm 基本額定載荷/KN 極限轉(zhuǎn)速/（r/min） 質(zhì)量 /kg 軸承 代號(hào) d D B 脂 油 70000C （AC.B）型 25 47 12 11.2 7.08 12000 17000 0.074 7005AC 其它尺寸/mm 安裝尺寸/mm a 31.9 40.1 14.4 0.6 0.15 30 42 0.6 圖2-9 軸承外形尺寸 根據(jù)十字軸的直徑可以選擇60000型深溝球軸承，型號(hào)為626。 表2-3 軸承參數(shù) 基本尺寸／mm 基本額定載荷/KN 極限轉(zhuǎn)速/（r/min） 質(zhì)量 /kg 軸承 代號(hào) d D B 脂 油 70000型 6 19 6 2.80 1.05 28000 36000 0.0008 626 安裝尺寸／mm 其他尺寸／mm 8.4 17.0 0.3 10.7 15.7 0.3 2.2.3 軸承的校核 （1）壽命校核 (2—24) 式中：—— 額定動(dòng)載荷，=11200N —— 工作轉(zhuǎn)速， —— 當(dāng)量動(dòng)載荷，=1205N 遠(yuǎn)大于15000h，所以滿(mǎn)足要求。 （2）額定靜載荷校核 (2—25) 式中：—— 基本額定靜載荷（N） —— 當(dāng)量靜載荷，由《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)》查表4.2-84得 —— 安全系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)》查表4.2-16得=2 遠(yuǎn)大于2410N，所以滿(mǎn)足要求。 2.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 根據(jù)指導(dǎo)書(shū)61頁(yè)[6]，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型，通常按一下幾個(gè)步驟進(jìn)： ①根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)，求得加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； ②計(jì)算不同工況下加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩； ③取其中較大值，作為確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的依據(jù)； ④根據(jù)運(yùn)行矩頻特性、起動(dòng)慣頻特性等，對(duì)初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行校核。 2.3.1 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 ⑴、滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表4-1知，圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式如下[6]： (2—26) 式中: —— 材料密度（kg/cm3），取; L—— 絲杠總長(zhǎng)，L=356mm=35.6cm； ——絲杠的公稱(chēng)直徑，取=32mm=3.2cm； 代入公式計(jì)算得 ： 控制系統(tǒng)采用伺服電機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)，調(diào)速靈活，可不用減速齒輪直接通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)直接連接，絲杠折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： (2—27) ⑵、滑塊等部件折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》4-1表公式[6]： (2—28) 式中：—— 絲杠導(dǎo)程，??； ——分配到每根軸移動(dòng)部件的平均質(zhì)量，取為3kg； 代入公式計(jì)算得： ⑶、傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 由于絲杠是通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)直接進(jìn)行連接的，所以，絲杠傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： (2—29) 根據(jù)《機(jī)電裝備設(shè)計(jì)》課本第244[8]，為使伺服電機(jī)具有良好的起到性能及較快的響應(yīng)速度，所選電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)滿(mǎn)足，由此可知所選電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不小于719.75。據(jù)此可初步選擇伺服電機(jī)： 由北京和利時(shí)56系列二相混合式伺服電機(jī).pdf第一頁(yè)，初選伺服電機(jī)為56BYG250E-SASSBL0601型號(hào)，其參數(shù)表如表2-2所示： 表2-4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)表 顯然，該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為750，初步滿(mǎn)足要求。 2.3.2 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸上等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在不同工況下是不同的，通?？紤]兩種情況：一種是快速空載起（工作負(fù)載為0）時(shí)所需要的力矩，另一種是承受最大工作負(fù)載時(shí)所需要的力矩，以下分別進(jìn)行計(jì)算： ⑴、快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 (2—30) 式中 ：—— 快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 —— 快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 —— 移動(dòng)部件折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 —— 絲杠預(yù)緊后折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 ① 快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 (2—31) 式中： —— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； —— 電機(jī)加速到最快進(jìn)給速度所需時(shí)間，??； —— 電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速（r/min），； 由于 (2—32) 代入公式計(jì)算得 ： ② 移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 (2—33) (2—34) 式中：—— 導(dǎo)軌的摩擦力（N） —— 滾珠絲杠導(dǎo)程（m） —— 傳動(dòng)鏈總效率，取 —— 總傳動(dòng)比，=1 —— 垂直方向工作載荷，=670N —— 運(yùn)動(dòng)部件總重力，=98N —— 導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，取=0.15 代入上式得： ③ 絲杠預(yù)緊后折算到電機(jī)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 由于滾珠絲杠的傳動(dòng)效率很高，所以相對(duì)于很小，在這里也忽略不予計(jì)算。 綜合以上計(jì)算結(jié)果可得： (2—35) ⑵、最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 (2—36) 式中：的計(jì)算方法與前面完全一樣，這里不再贅述。 —— 折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N.m) 由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》4-14式知[6]： (2—37) 其中：—— 進(jìn)給方向最大工作載荷（N），； —— 傳動(dòng)鏈總效率，取0.85； 于是 代入公式得： ⑶、伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸上最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 (2—38) ⑷、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)性能校核 圖2-9 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性曲線(xiàn) ① 最快工作進(jìn)給速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核： 由最快工作進(jìn)給速度和系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率為： （取脈沖當(dāng)量0.01） (2—39) 根據(jù)初選型號(hào)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性曲線(xiàn)（圖2-9），頻率下對(duì)應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。顯然 ，即所選電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)足要求。 ② 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核： 同上計(jì)算公式： 根據(jù)初選型號(hào)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性曲線(xiàn)（圖2-9），頻率下對(duì)應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。顯然 ，即所選電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)足要求。 ③ 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率的校核： 由②的計(jì)算可知，顯然未超出所選電機(jī)的極限空載頻率。 綜上所述，所選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)完全滿(mǎn)足要求。 2.3.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)尺寸 美國(guó)pittman電機(jī) 22mm直徑 12V60轉(zhuǎn)每分鐘 全金屬精密行星減速箱 額定電壓：10.8V 轉(zhuǎn) 速：60 轉(zhuǎn)每分鐘（12V時(shí)70轉(zhuǎn)） 直 徑：22mm 總共長(zhǎng)度：58mm（未含出軸） 出軸直徑：4mm 出軸長(zhǎng)度：15mm（外套0.5模數(shù)不銹鋼齒，16齒） 扭 矩：約2.5 kg.cm 重 量：93g 2.4 聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器是一種常用的機(jī)械傳動(dòng)裝置，主要用來(lái)連接軸（或連接軸與其它回轉(zhuǎn)零件），以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩類(lèi)。撓性聯(lián)軸器是機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)中廣泛采用的一種無(wú)間隙傳動(dòng)聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器是不能補(bǔ)償兩軸有相對(duì)位移的聯(lián)軸器。 根據(jù)所選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)的主軸尺寸a=8mm，以及所選絲杠的型號(hào)，初步選用剛性聯(lián)軸器，其型號(hào)LS9-25-88，其規(guī)格尺寸及性能如表2-5所示： 圖2-13 聯(lián)軸器外形尺寸 表2-5 聯(lián)軸器規(guī)格尺寸 根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》51頁(yè)聯(lián)軸器的選用，對(duì)所選聯(lián)軸器進(jìn)行校[6]： 由伺服電機(jī)的計(jì)算與選型2.3.2中的計(jì)算可知：所需聯(lián)軸器工作中的最高轉(zhuǎn)速為n=650r/min,傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為T(mén)=1.309N.m；從上表可知，該型號(hào)聯(lián)軸器的最高轉(zhuǎn)速，許用轉(zhuǎn)矩[T]=2N.m。 顯然：且；所以所選該型號(hào)的聯(lián)軸器完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。即所選聯(lián)軸器的型號(hào)：鋼性聯(lián)軸器型號(hào)LS9-25-88。 第三章 并聯(lián)機(jī)床三維建模、裝配與出圖 3.1 UG軟件的概述 3.2 UG的功能 3.3 主要零部件的UG建模 1. 底板 2.支架 3橫梁 4主骨架 5.大齒輪 6．電機(jī)與手臂的連接件 7.手臂與手肘的連接件 8．手肘 9.手部 3.4 零件的裝配 1.底部與支架 2.支架與橫梁 3．手的裝配 4. 手臂的裝配 5. 手肘的裝配 6.只收裝配后 7.手部安裝 8.整體裝配好 3.5 二維圖的處理 考慮到畫(huà)圖的方法和優(yōu)越性我的設(shè)計(jì)思路是先畫(huà)CAD簡(jiǎn)圖，根據(jù)大概的尺寸和原理用3D軟件來(lái)設(shè)計(jì)他的整體結(jié)構(gòu)，和標(biāo)準(zhǔn)件的建模，在根據(jù)弄好的3D來(lái)導(dǎo)出二維圖。 第四章 并聯(lián)機(jī)床前景展望 4.1 引言 并聯(lián)機(jī)床（又稱(chēng)虛擬軸機(jī)床）是由機(jī)械機(jī)構(gòu)學(xué)原理引用過(guò)來(lái)的，機(jī)構(gòu)學(xué)里將機(jī)構(gòu)分為串聯(lián)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)，串聯(lián)機(jī)構(gòu)的典型代表是并聯(lián)機(jī)床，傳統(tǒng)機(jī)床的布局實(shí)際上也是串聯(lián)機(jī)構(gòu)。理論上串聯(lián)機(jī)構(gòu)具有工作范圍大，靈活性好等特點(diǎn)，但精度低，剛性差，作為機(jī)床，為提高精度和剛性，不得不將床身、導(dǎo)軌等制造得寬大厚實(shí)，由此導(dǎo)致了活動(dòng)范圍和靈活性能的下降。 4.2 并聯(lián)機(jī)床未來(lái)研究方 并聯(lián)機(jī)床是空間機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械制造、數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)高度結(jié)合的高科技產(chǎn)品。本文介紹了它的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，并總結(jié)出了并聯(lián)機(jī)床的八個(gè)研究方向。 并聯(lián)機(jī)床(Parallel Machine Tools)，又稱(chēng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床(Parallel Structured Machine Tools)、虛擬軸機(jī)床(Virtual Axis Machine Tools)，也曾被稱(chēng)為六條腿機(jī)床、六足蟲(chóng)(Hexapods)。并聯(lián)機(jī)床是基于空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)Stewart平臺(tái)原理開(kāi)發(fā)的，是近年才出現(xiàn)的一種新概念機(jī)床，它是并聯(lián)并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)與機(jī)床結(jié)合的產(chǎn)物，是空間機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械制造、數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)高度結(jié)合的高科技產(chǎn)品。它克服了傳統(tǒng)機(jī)床串聯(lián)機(jī)構(gòu)刀具只能沿固定導(dǎo)軌進(jìn)給、刀具作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機(jī)動(dòng)性不夠等固有缺陷，可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工、裝配和測(cè)量多種功能，更能滿(mǎn)足復(fù)雜特種零件的加工。自其1994年在美國(guó)芝加哥機(jī)床展上首次面世即被譽(yù)為是“21世紀(jì)的機(jī)床”，成為機(jī)床家族中最有生命力的新成員。 總結(jié) 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我對(duì)并聯(lián)機(jī)床有了感性的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)外的并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展也有所了解。根據(jù)國(guó)內(nèi)外并聯(lián)機(jī)床發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)狀及近幾年的動(dòng)態(tài)，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的具體情況，并聯(lián)機(jī)床技術(shù)重點(diǎn)應(yīng)在開(kāi)展智能并聯(lián)機(jī)床、并聯(lián)機(jī)床化及其相當(dāng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。經(jīng)過(guò)努力，我國(guó)已研制了許多示教再現(xiàn)型并聯(lián)機(jī)床以及噴涂、焊接裝配等并聯(lián)機(jī)床。而國(guó)外，并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展更迅速，并聯(lián)機(jī)床化機(jī)械已經(jīng)興起。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)的理論和實(shí)際知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決一般工程實(shí)際問(wèn)題的能力，并使所學(xué)的知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展；通過(guò)設(shè)計(jì)，使我掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；學(xué)會(huì)從機(jī)器功能的要求出發(fā)，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類(lèi)型，制定設(shè)計(jì)方案，正確計(jì)算零件的工作能力，確定它的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問(wèn)題，培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。 當(dāng)然在設(shè)計(jì)過(guò)程中，也碰到了許多問(wèn)題。在老師的指導(dǎo)和一些同學(xué)的幫助下，我也盡自己的努力去克服困難，最后順利地完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。由于本人缺乏經(jīng)驗(yàn)及水平有限，設(shè)計(jì)仍存在一些問(wèn)題，如并聯(lián)機(jī)床的動(dòng)力學(xué)分析以及缺少并聯(lián)機(jī)床的動(dòng)作模擬仿真，望老師給予指正。 參考文獻(xiàn) [1] 馮辛安，黃玉美。機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社，1999.10 [2] 熊有倫等。機(jī)器人學(xué). 機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [3] 馬香峰主編。機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué). 機(jī)械工業(yè)出版社，1991.9 [4] 龔振邦主編。機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì). 電子工業(yè)出版社，1995.1 [5] 蔡自興。機(jī)器人學(xué). 清華大學(xué)出版社，2000 [6] 周伯英。工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，1995 [7] 張鐵，謝存禧。機(jī)器人學(xué). 華南理工大學(xué)出版社，2002.6 [8] 殷際英，何廣平。關(guān)節(jié)型機(jī)器人. 化學(xué)工業(yè)出版社，2003.8 [9] 白井良明編著，王棣堂譯。 機(jī)器人工程. 科學(xué)出版社，OHM社，2001 [10] 孫迪生，王炎。機(jī)器人控制技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [11] 王國(guó)強(qiáng)等。虛擬樣機(jī)技術(shù)及其在ADAMS上的實(shí)踐. 西北工業(yè)大學(xué)出版社，2003.3 [12] 鄭建榮。ADAMS——虛擬樣機(jī)技術(shù)入門(mén)與提高. 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.4 [13] 宋培林。虛擬模型:機(jī)械工程的一門(mén)新興技術(shù). 美國(guó)機(jī)械動(dòng)力學(xué)公司，1999 [14] 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通過(guò)這次設(shè)計(jì)，讓我綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)的理論與實(shí)際知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決一般工程實(shí)際問(wèn)題的能力，并使所學(xué)的知識(shí)得到深化和擴(kuò)展，進(jìn)一步鞏固、；通過(guò)設(shè)計(jì)，讓我掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹(shù)立了正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；讓我學(xué)會(huì)從機(jī)器功能的要求動(dòng)身，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類(lèi)型，制定設(shè)計(jì)方案，如何正確計(jì)算零件的工作能力，確定它形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、維護(hù)、使用、經(jīng)濟(jì)與平安等問(wèn)題，培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。 當(dāng)然在設(shè)計(jì)過(guò)程中，也碰到許多問(wèn)題。老師的指導(dǎo)和一些同學(xué)的協(xié)助下，也盡自己的努力去克服困難，最后順利地完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。由于本人缺乏經(jīng)驗(yàn)及水平有限，但是設(shè)計(jì)仍存在一些問(wèn)題，如并聯(lián)機(jī)床的動(dòng)力學(xué)分析以及缺少并聯(lián)機(jī)床的動(dòng)作模擬仿真等等，希望老師給予指正。 35