并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析【開題報告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)設(shè)計】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開題報告</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計制造及其自動化</p><p>　　并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析</p><p>　　1 選題的背景與意義</p><p>　　1.1 選題的背景</p><p>　　拋光技術(shù)，又稱鏡面加工，是制造平坦而且加工變層很

2、小，沒有擦痕的平面加工工藝。作為一種加工工藝，拋光不僅僅能增加工件的美觀性，而且能改善材料表面的耐磨性、腐蝕性及獲得特殊性能。在電子設(shè)備、精密機(jī)械、儀器儀表、醫(yī)療器械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。</p><p>　　傳統(tǒng)的模具加工中，拋光往往作為精加工的最后一道工序，其主要目的是降低工件表面的粗糙度，同時在一定程度上去除模具在成型時形成的凹凸層及裂紋層，并修復(fù)共建表面的面型誤差，從而達(dá)到要求的形狀、尺寸、位置精度和表面粗糙度

3、。</p><p>　　傳統(tǒng)的拋光機(jī)床往往采用串聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)，即采用由床身、立柱、主軸箱和工作臺等部件串聯(lián)而成的正交結(jié)構(gòu)。串聯(lián)機(jī)床采用非對稱的結(jié)構(gòu)布局，這可能會導(dǎo)致受力與受熱變形的不均勻；誤差也會隨著各運動坐標(biāo)的誤差累計；部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大型部件的模塊化程度低；運動部件重量大，不利于高速加工；封閉式結(jié)構(gòu)，難以實現(xiàn)大型構(gòu)件的現(xiàn)場加工。為了更好地解決并聯(lián)機(jī)床工作中的不足，我們引入一個新的概念--并聯(lián)機(jī)床。</p

4、><p>　　并聯(lián)機(jī)床是上個世紀(jì)90年代中期問世的一種新型數(shù)控加工設(shè)備。它實質(zhì)上是一種現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)與機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其原型是并聯(lián)機(jī)器人。從1965年德國的Stewart提出將并聯(lián)機(jī)構(gòu)運用于航空模擬器上，到1975年澳大利亞著名學(xué)者Hunt將并聯(lián)機(jī)構(gòu)運用于機(jī)器人結(jié)構(gòu)，到1994年美國芝加哥國際機(jī)床展上美國的Giddings&Lewis公司首次展出名為Variax型并聯(lián)運動機(jī)床，從94年以后至今，并聯(lián)

5、機(jī)床一直都是國際機(jī)床界研究的一個熱點。</p><p>　　而在我國，當(dāng)今并聯(lián)機(jī)床的研究和發(fā)展與世界幾乎同步。94年的并聯(lián)機(jī)床在國際上展出之后，國內(nèi)出現(xiàn)了很多高校和科研單位紛紛投入力量開始進(jìn)行研究。并且在98年的北京機(jī)床展上，展出了由天津大學(xué)和清華大學(xué)聯(lián)合研制的我國第一臺并聯(lián)機(jī)床的原型樣機(jī)-- VAMT1Y。</p><p>　　無論在結(jié)構(gòu)上還是在功能實現(xiàn)上，并聯(lián)機(jī)床都是一種新型結(jié)構(gòu)。這種

6、結(jié)構(gòu)具有精度高、剛度大、慣性小、承載能力高、運動反解模型簡單、操作速度高、易于控制等特點。因此，其應(yīng)用范圍從最初的飛行模擬器到近幾年的宇宙飛船空間對節(jié)器、精密操作微動機(jī)器人以及虛擬軸加工車床等。</p><p>　　1.2 選題的意義</p><p>　　本次課題的主要內(nèi)容是對并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)的設(shè)計與分析，實驗是對座椅底架的表面粗拋。應(yīng)該說，加工的精度要求并不高。</p>&l

7、t;p>　　但是，對于其他類似自由曲面研拋的研究，特別是智能化精密加工技術(shù)的研究，它的高低標(biāo)志著一個國家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，顯示了一個國家的經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的綜合實力。而且，智能化精密加工技術(shù)的研究內(nèi)容和預(yù)期研究結(jié)果，不僅可能主導(dǎo)國內(nèi)市場，在國際市場也很有競爭力，具有廣泛的市場前景。我國正在成為一個經(jīng)濟(jì)大國，也正在逐步成為一個科技大國，在該領(lǐng)域的研究和掌握具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，對于學(xué)術(shù)研究和國防現(xiàn)代化以及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有巨大

8、的意義。</p><p>　　2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：</p><p>　　2.1 本課題研究的基本內(nèi)容包括：</p><p><b>　?。?）整體結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　該單元的研究主要內(nèi)容有：整個框架的基本組成結(jié)構(gòu)，外部導(dǎo)軌的位置及數(shù)量安排，平臺的運動方式。</p>&

9、lt;p>　　通過對課題要求、實驗對象的分析，確定這個機(jī)構(gòu)框架的具體組成，各導(dǎo)軌之間的角度安排，外部導(dǎo)軌鏈接、運動形式，以及平臺可以達(dá)到的運動效果。</p><p><b>　?。?）平臺機(jī)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　該單元的研究主要內(nèi)容有：平臺與連桿的連接設(shè)計，平臺尺寸及形狀的設(shè)計，平臺與電動機(jī)之間的連接設(shè)計。</p><p>

10、　　根據(jù)平臺的運動特性，確定平臺與連桿之間的鉸鏈機(jī)構(gòu)設(shè)計，平臺與電機(jī)之間的連接組合設(shè)計。</p><p>　?。?）單個鉸鏈滑軌機(jī)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　該單元的研究內(nèi)容主要有：連桿與連接裝置的連接設(shè)計，導(dǎo)軌與連接裝置的組合設(shè)計。</p><p>　　主要解決連桿、連接裝置、導(dǎo)軌之間的組合設(shè)計。</p><p>　　2.2 本課題擬解決

11、的主要問題包括：</p><p>　　（1）整個機(jī)構(gòu)由滑軌、平臺、電機(jī)等組成，各部分相互組合和運動；</p><p>　　（2）電動機(jī)安裝在平臺上，平臺與連桿連接；</p><p>　　（3）滑軌通過連接裝置帶動連桿運動，直線運動的方式。</p><p>　　3 研究的方法與技術(shù)路線：</p><p>　　3．1

12、本課題研究的方法：</p><p>　　通過收集和分析國內(nèi)外近三年來并聯(lián)機(jī)構(gòu)的文獻(xiàn)，分析其中的關(guān)鍵技術(shù)和存在的問題，結(jié)合本課題研究的實力對象及工作要求，總結(jié)和設(shè)計適合本實驗課題的并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)。</p><p>　　3．2 本課題研究的技術(shù)路線：</p><p>　　本課題的研究基本內(nèi)容包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、平臺機(jī)構(gòu)設(shè)計、單個鉸鏈滑軌機(jī)構(gòu)設(shè)計。</p>&

13、lt;p><b>　　主要的技術(shù)路線：</b></p><p>　　1）整個機(jī)構(gòu)包括四個絲杠直線導(dǎo)軌，兩兩呈90度，垂直于水平面。每根絲杠上都有一個連接裝置，并各通過一根等長的連桿與位于四個導(dǎo)軌幾何中心的一個平臺連接。平臺初始狀態(tài)為水平，上面通過簡單機(jī)械零件連接一個電動機(jī)。電動機(jī)軸的延伸部分連著一個拋光輪。工作時，其中的幾個導(dǎo)軌運動，通過連接桿傳遞運動后，使平臺轉(zhuǎn)過一個傾角，使拋光能沿

14、著曲面進(jìn)行。當(dāng)四個導(dǎo)軌同時運動時，還能控制平臺的上下移動，在開停機(jī)時具有積極的作用。</p><p>　　2）平臺大致呈正方形，在兩兩夾角為90度的四個角上，有四個球面副，分別與一根連桿連接。連桿運動時，球面副可以補(bǔ)償平臺與連桿間的角度變化，且范圍較其他鉸鏈連接方式要大。平臺中間有圓形孔，適合電機(jī)運動輸出側(cè)前端機(jī)身部分通過，機(jī)身被固定在平臺上，與平臺呈垂直狀態(tài)。工作時，輸出軸會隨著平臺的傾斜而產(chǎn)生同等大小的角度傾

15、斜，從而達(dá)到拋曲面的效果。</p><p>　　3）導(dǎo)軌是由絲杠和兩條平行滑軌組成的一個整體的包圍式直線導(dǎo)軌。絲杠穿過一個連接裝置，連接裝置的兩邊有兩條平行的延伸，分別伸入直線導(dǎo)軌的兩條平行滑軌。絲杠主要用來傳遞動力和承受載荷，兩條平行滑軌主要是保證運動的直線性。連接裝置另一側(cè)有一個與等長連桿連接的球面副。當(dāng)絲杠運動時，連接裝置可以完成上下的直線運動，通過導(dǎo)軌與連桿之間的角度變化，傳遞運動給中間的平臺，從而達(dá)到傾

16、斜的目的。</p><p>　　4 研究的總體安排與進(jìn)度：</p><p>　?。ㄒ唬?2010.11.15--12.31：收集國內(nèi)外近幾年相關(guān)資料，整理和分析，完成文獻(xiàn)綜述和開題報告，準(zhǔn)備開題答辯；</p><p>　?。ǘ?2011.01.01--01.15：根據(jù)所拋對像實際情況，完成設(shè)計的整體框架；</p><p>　　（三） 20

17、11.02.28—03.14：完成平臺機(jī)構(gòu)的設(shè)計與制作；</p><p>　　（四） 2011.03.15—03.31：完成四個鉸鏈滑軌機(jī)構(gòu)的制作；</p><p>　?。ㄎ澹?2011.04.01—04.14：總結(jié)，繪圖，撰寫設(shè)計說明書；</p><p>　　（六） 2011.04.15--04.30：設(shè)計說明書修改，定稿，答辯；</p><p

18、><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 胡濤. 3-PRS并聯(lián)氣囊拋光機(jī)床的設(shè)計與研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué).2009：01-07</p><p>　　[2] 孫勇. 一種6自由度的混聯(lián)運動拋光機(jī)[P]. 中國專利：CN 200910044986.1 2009-06-24</p><p>　　[3] 孫勇.9自由度混聯(lián)

19、運動拋光機(jī)[P]. 中國專利：CN 200910044988.0 2009-06-24</p><p>　　[4] Jongwon Kim, Chongwoo Park, Wok-Kwan Bae,et al.PARALLEL Parallel mechanism for multi-machining type machining center.US,006135683A[P].Oct 24,2000.<

20、/p><p>　　[5] 王彥斌.五自由度混聯(lián)研拋機(jī)床的運動學(xué)分析與插補(bǔ)控制[D].吉林大學(xué).2007：03-27</p><p>　　[6] 雷源忠. 我國機(jī)械工程領(lǐng)域研究進(jìn)展與展望[J]. 中國科學(xué)基金，2009,15(05).</p><p>　　[7] 張國斌. 多自由度拋光系統(tǒng)柔性拋光頭姿態(tài)控制策略研究[D].浙江工業(yè)大學(xué).2009：01-12</p&g

21、t;<p>　　[8]Barry Eppler ,Ronald K Kerschner ,Martin C.Shipley.Image-based inspection system including positioning compensation for non-planar targets.US.006628746B2[P].Sep 30.2003.</p><p>　　[9] Steve

22、T. Charles, Robert S.Stoughton.Parallel Mechanism.US.6330837 B1[P].Dec 18,2001.</p><p>　　[10]陳修龍，鄧昱，趙永生.五自由度并聯(lián)機(jī)床虛擬樣機(jī)建模與仿真[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2008，39(01).</p><p>　　[11]于淼，趙繼，張代治，等.混聯(lián)虛擬軸研拋機(jī)床的多柔體動力學(xué)研究[J].機(jī)械

23、科學(xué)與技術(shù)，2004，23(06).</p><p>　　[12]趙永生，鄭魁敬，李秦川，等.5-UPS/PRPU 5自由度并聯(lián)機(jī)床運動學(xué)分析[J].機(jī)械工程學(xué)報，2004，40(02).</p><p>　　[13] 張佳麗. 發(fā)動機(jī)葉片五坐標(biāo)數(shù)控拋光機(jī)總體設(shè)計與研究[D]. 西北工業(yè)大學(xué).2007.</p><p><b>　　畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述<

24、/b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計制造及其自動化</p><p>　　并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析</p><p>　　1 研究背景及意義</p><p>　　拋光技術(shù)，又稱鏡面加工，是光學(xué)精密加工的最重要的工序。拋光不僅能增加工件的美觀，而且能改善材料表面的耐腐蝕性、耐磨性及獲得特殊性能。拋光技術(shù)在現(xiàn)在社會的很多領(lǐng)域中都有應(yīng)用，如電子設(shè)

25、備、精密機(jī)械、儀器儀表、光學(xué)元件、醫(yī)療器械等等。不同的領(lǐng)域中加工精度的要求也往往不同。所以，選擇合適的拋光方法和拋光工藝是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。</p><p>　　現(xiàn)在拋光技術(shù)中主要分六種加工技術(shù)，分別是機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、電解拋光、超聲波拋光、流體拋光和磁研磨拋光。本課題是關(guān)于并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析，就屬于其中機(jī)械拋光的一種。</p><p>　　傳統(tǒng)機(jī)械輪拋光往往采用的是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，

26、機(jī)床一般是采用由床身、立柱、主軸箱和工作臺等部件串聯(lián)而成的正交結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的機(jī)床控制簡單，運動空間大，運動的靈活性好。但是這種機(jī)床采用非對稱結(jié)構(gòu)布局可能會導(dǎo)致受力與熱變形的不均勻；而且受各運動坐標(biāo)誤差的線性累計影響較大；部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大型部件的模塊化程度地；運動部件重量達(dá)，不利于實現(xiàn)高速加工；封閉式結(jié)構(gòu)，難以實現(xiàn)大型構(gòu)件的現(xiàn)場加工。</p><p>　　為了滿足實際生產(chǎn)的要求，從本質(zhì)上解決串聯(lián)機(jī)床存在的缺點

27、，并聯(lián)機(jī)床便應(yīng)運而生。并聯(lián)機(jī)床具有精度高、剛度大、慣性小、承載能力高、運動反解模型簡單、操作速度高、易于操作等特點。從最初的飛行器模擬器到近幾年來的宇宙飛船空間對接器、精密操作微動機(jī)器人以及虛擬軸加工車床等，并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用范圍</p><p><b>　　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 </b></p><p>　　國外對并聯(lián)機(jī)床的研究是從20世紀(jì)80年代開始的，并于20實際

28、90年代陸續(xù)推出了各種不同形式的產(chǎn)品樣機(jī)。特別是在2000年前后，并聯(lián)機(jī)床在運動學(xué)原理、機(jī)床設(shè)計方法、制造工藝、控制技術(shù)、動態(tài)技術(shù)、動態(tài)性能研究和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域都先后取得了重大突破。</p><p>　　國內(nèi)對于并聯(lián)機(jī)床的研究是從20世紀(jì)90年代中期開始的。由于發(fā)展較國外遲，一些主要部件的依賴國外進(jìn)口，所以研究主要集中在一些大學(xué)研究室中，包括燕山大學(xué)、東北大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西安交通大

29、學(xué)、華中理工大學(xué)和浙江大學(xué)等。文獻(xiàn)多為學(xué)術(shù)論文及發(fā)明專利。</p><p>　　關(guān)于水龍頭復(fù)合曲面的6自由度拋光</p><p>　　上海勞達(dá)斯?jié)嵕哂邢薰镜膶O勇于09年申請的專利“一種6自由度混聯(lián)運動拋光機(jī)” [2]。該裝置總共有三個滑板，十二個三自由度鉸鏈，六根同等長度的固定桿17兩兩一組，每相鄰一組的固定桿之間的角度為120度，連接在呈正三角形的運動平臺18的三個側(cè)面上，三個滑板分別

30、由三個伺服電機(jī)15驅(qū)動，當(dāng)伺服電機(jī)15輸出軸轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動另一同步帶輪14通過同步帶13拖動同步帶輪12，同步帶輪12驅(qū)動滾珠絲杠10旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠螺母9帶動滑板8上下移動，改變?nèi)齻€滑板8在Z軸方向的不同位置，使定長固定桿17帶動運動平臺18做X、Y、Z軸向運動。該機(jī)械的特點是解決了對具有復(fù)雜藝術(shù)形狀的空間多維曲面的水龍頭進(jìn)行粗拋、精拋自動化，實現(xiàn)無人化操作，成本低，效益高。存在的缺點主要有，加工過程中容易引起粉塵污染，加工完全裸露在外，

31、容易引起安全事故。</p><p>　　2.2 關(guān)于水龍頭復(fù)合曲面的9自由度拋光</p><p>　　在9自由度方面，孫勇也于09年申請一項名為“9自由度混聯(lián)運動拋光機(jī)”的專利[3]。該機(jī)構(gòu)在已有的6-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，利用每根深鎖桿配置的私服點擊驅(qū)動桿內(nèi)的滾珠絲杠副，從而改變伸縮桿的不同伸縮值，使運動平臺7可在一定空間范圍內(nèi)做X、Y、Z運動，并以X、Y、Z軸為軸心做三向擺動運動，從

32、而做出不同角度的擺動和傾斜，改變運動平臺7的位置，實現(xiàn)了類似球面的6自由度空間運動。該裝置的優(yōu)點在于，自由度較多，粗拋無死角，成本低，效益高，達(dá)到了無人化操作的目的。 </p><p>　　2.3 五自由度并聯(lián)機(jī)床數(shù)據(jù)模擬</p><p>　　山東科技大學(xué)的陳修龍、鄧昱，燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的趙永生在五自由度并聯(lián)機(jī)床數(shù)據(jù)模擬仿真上也有一定的研究[19]。項研究利用三維機(jī)械C

33、AD軟件、SolidWords等軟件并應(yīng)用OLE接口技術(shù)來實現(xiàn)并聯(lián)機(jī)床虛擬樣機(jī)的數(shù)控加工仿真、刀具軌跡的顯示驗證、仿真過程中自動換刀和毛坯的自動設(shè)計，從而實現(xiàn)真實、完整、合理地模擬機(jī)床的整個加工過程。它的優(yōu)點在于研究時無需做出實物模型，數(shù)據(jù)科學(xué)，精確度高，可以模擬機(jī)床在工作過程中的一系列步驟，找出和分析其中存在的問題。</p><p>　　2.4 混聯(lián)虛擬軸研拋機(jī)床的多柔體動力學(xué)研究</p>&l

34、t;p>　　吉林大學(xué)的于淼對混聯(lián)多自由度研拋也做了數(shù)據(jù)分析。她通過采用柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)方法對研拋自由曲面混聯(lián)虛擬軸機(jī)床的動力學(xué)進(jìn)行了分析[18]。通過建立基于 Lagrange方程的剛2柔耦合多體系統(tǒng)動力學(xué)方程，考慮到各部件整體剛性運動和支鏈之間的彈性形變耦合，將機(jī)床的各個支鏈和動平臺看作獨立的子結(jié)構(gòu) ,建立各自的動力學(xué)方程 ,再根據(jù)子結(jié)構(gòu)之間的約束關(guān)系建立系統(tǒng)約束動力方程 ,從而組成一組微分2代數(shù)混合方程組。并通過動力學(xué)仿真分

35、析 ,合理調(diào)整三個支鏈的運動速度 ,獲得了比較穩(wěn)定的動力學(xué)特性曲線 ,該項研究為拓展虛擬軸機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域提供了新的思路。</p><p><b>　　3 發(fā)展趨勢</b></p><p>　　并聯(lián)拋光機(jī)在國內(nèi)外較以往已經(jīng)有了長足的發(fā)展。展望未來，該機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展趨勢主要朝著高速度、高精度、高效率，工藝的復(fù)合性和多軸化，控制的智能化，及柔性化和專用化等幾個方向發(fā)展。在

36、小型部件拋光中，為了實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，向柔性化的方向發(fā)展，主要采用模塊化設(shè)計的方法，通過增加系統(tǒng)模塊來增加系統(tǒng)功能，便于系統(tǒng)升級，而且增強(qiáng)了整個系統(tǒng)的可剪切性，便于根據(jù)不同用戶的需求來相應(yīng)的設(shè)定系統(tǒng)功能，如寧波海達(dá)塑機(jī)。而在大型部件，如龍頸等，則向?qū)Ｓ没l(fā)展，采用專用定向加工的方式制作專用機(jī)床，使零件的加工精度及加工質(zhì)量都得到一定的保證。</p><p><b>　　4 結(jié)束語</b>

37、</p><p>　　并聯(lián)拋光是一種不同于以往傳統(tǒng)串聯(lián)拋光的新思路，具有精度高、剛度大、慣性小、承載能力高、運動反解模型簡單、操作速度高、易于控制等特點，在國內(nèi)外諸多領(lǐng)域中都發(fā)揮了積極有效的作用。</p><p>　　對并聯(lián)拋光的研究，可以有效解決傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)床工作中存在的問題，提高經(jīng)濟(jì)效益，在復(fù)合曲面加工中具有實質(zhì)性意義。</p><p><b>　　參考

38、文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 胡濤. 3-PRS并聯(lián)氣囊拋光機(jī)床的設(shè)計與研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué).2009：01-07</p><p>　　[2] 孫勇. 一種6自由度的混聯(lián)運動拋光機(jī)[P]. 中國專利：CN 200910044986.1 2009-06-24</p><p>　　[3] 孫勇.9自由度混聯(lián)運動拋光機(jī)[P]. 中國專利：CN

39、 200910044988.0 2009-06-24 </p><p>　　[4] 王彥斌.五自由度混聯(lián)研拋機(jī)床的運動學(xué)分析與插補(bǔ)控制[D].吉林大學(xué).2007：03-27</p><p>　　[5] 雷源忠. 我國機(jī)械工程領(lǐng)域研究進(jìn)展與展望[J]. 中國科學(xué)基金，2009,15(05).</p><p>　　[6] 趙興科，王中，鄭玉峰，等. 拋光技術(shù)的現(xiàn)狀[J

40、].表面技術(shù)，2000,(02).</p><p>　　[7] 張國斌. 多自由度拋光系統(tǒng)柔性拋光頭姿態(tài)控制策略研究[D].浙江工業(yè)大學(xué).2009：01-12</p><p>　　[8] 張佳麗. 發(fā)動機(jī)葉片五坐標(biāo)數(shù)控拋光機(jī)總體設(shè)計與研究[D]. 西北工業(yè)大學(xué).2007.</p><p>　　[9] 李長河，蔡光起.并聯(lián)機(jī)床發(fā)展與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J].青島理工大學(xué)學(xué)

41、報，2008，29(01).</p><p>　　[10]鮮鴻雄，李繡峰，鄧錦熾，等.并聯(lián)運動機(jī)床現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].機(jī)床與液壓，2010,38(01).</p><p>　　[11]張署，U.Heisel.并聯(lián)運動機(jī)床[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[12]趙永生，鄭魁敬，李秦川，等.5-UPS/PRPU 5自由度并聯(lián)機(jī)床運

42、動學(xué)分析[J].機(jī)械工程學(xué)報，2004，40(02).</p><p>　　[13]邵傳偉.機(jī)床需求分析報告[R].北京伊貝格技術(shù)有限公司.2009-02-03</p><p>　　[14]李金泉，丁洪生，付鐵，等.并聯(lián)機(jī)床的歷史、現(xiàn)狀及展望[J].機(jī)床與液壓，2003，03.</p><p>　　[15]李艷，王勇，陳正洪，等.并聯(lián)機(jī)器人智能控制研究現(xiàn)狀[J].機(jī)

43、床與液壓，2008，36(12).</p><p>　　[16] 何景峰，謝文建，韓俊偉．六自由度并聯(lián)機(jī)器人輸出解耦控制[J]．機(jī)械工程學(xué)報，2004，40(11).</p><p>　　[17]邊玉超.自由曲線曲面CNC插補(bǔ)技術(shù)的研究[D].北京化工大學(xué).2004.</p><p>　　[18]于淼，趙繼，張代治，等.混聯(lián)虛擬軸研拋機(jī)床的多柔體動力學(xué)研究[J].機(jī)

44、械科學(xué)與技術(shù)，2004，23(06).</p><p>　　[19]陳修龍，鄧昱，趙永生.五自由度并聯(lián)機(jī)床虛擬樣機(jī)建模與仿真[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2008，39(01).</p><p>　　[20] 楊志永，黃田，梅江平，等．基于全域優(yōu)化的高速并聯(lián)機(jī)械手控制器參數(shù)整定[J]．機(jī)械工程學(xué)報，2006，42(9).</p><p>　　[21] Jongwon Kim

45、, Chongwoo Park, Wok-Kwan Bae,et al.PARALLEL Parallel mechanism for multi-machining type machining center.US,006135683A[P].Oct 24,2000.</p><p>　　[22] Steve T. Charles, Robert S.Stoughton.Parallel Mechanism.U

46、S.6330837 B1[P].Dec 18,2001.</p><p>　　[23] Jongwon Kim, Chongwoo Park, Jae Chul Hwang,et al.Parallel mechanism structure for controlling three-dimensional position and orientation .US.006503033B1[P].Jan 7,20

47、03.</p><p>　　[24] Se-Kyong Song, Dong-Soo Kwon.Six-degrees-of-freedom parallel mechanism for micro-positioning work.US.006477912B2[P].Nov 12,2002.</p><p>　　[25] Hiromichi Ota.Three degree of fre

48、edom parallel mechanism,multi-axis control machine tool using the mechanism and control method for the mechanism.US.20070248428A1[P].Oct 25,2007.</p><p>　　[26] Shambhu Nath Roy ,Michael Merz .Parallel kinema

49、tics mechanism with a concentric spherical joint.US.006497548B1[P].Dec 24,2002.</p><p>　　[27] Michael Merz ,Shambhu Nath Roy.Parallel Robot.US.20060245894A1[P].Nov 2,2006.</p><p>　　[28]Barry Epp

50、ler ,Ronald K Kerschner ,Martin C.Shipley.Image-based inspection system including positioning compensation for non-planar targets.US.006628746B2[P].Sep 30.2003.</p><p>　　[29]Zhu Zhenqi ,Cui Hongliang.Six deg

51、reedom of freedom precision measuring system.US.007040033B2[P].May 9,2006</p><p>　　[30]Daniel T.Wallace ,S.Christopher Anderson ,Scott Manzo.Platform link wrist mechanism.US.007066926B2[P].Jun 27,2006.</p

52、><p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　摘要：并聯(lián)機(jī)床技術(shù)是上世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)的一種新型數(shù)

53、控加工設(shè)備。它實質(zhì)上是現(xiàn)在機(jī)器人技術(shù)在機(jī)床結(jié)構(gòu)上的一種體現(xiàn)。自美國1994年芝加哥國際會展機(jī)床（IMTS’1994）[2]之后，并聯(lián)機(jī)床的研究成為了國際機(jī)床屆關(guān)注的重點，涌現(xiàn)出一批又一批新一代的并聯(lián)機(jī)床。在國內(nèi)，尖端并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展技術(shù)一直與世界同步，許多國內(nèi)知名高校和研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行此項工作的研究。</p><p>　　模具是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的基礎(chǔ)設(shè)備，在機(jī)械制造、化工、電子電工等行業(yè)中都是必不可少的工具[8]。它

54、的設(shè)計制造水平已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志[8]。并聯(lián)機(jī)床的出現(xiàn)，大大擴(kuò)增了拋光技術(shù)更高層次發(fā)展的空間，提高模具的加工的工作效率。</p><p>　　本文旨在設(shè)計一種由多自由度的數(shù)控并聯(lián)機(jī)床，用一種簡潔的方法正確推導(dǎo)出整個機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和組成。完成對被拋工件的整個拋光工作，達(dá)到預(yù)期效果。</p><p>　　全文運用橫向分割法，將整個設(shè)計過程分為導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和平臺機(jī)構(gòu)兩部分。在第二章中

55、，我們將首先介紹整個機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計思路，在第三章中具體闡述整個設(shè)計過程。</p><p>　　關(guān)鍵詞:并聯(lián)機(jī)床；拋光；鏡面加工；自由度；曲面加工。</p><p>　　Designing and analysis of a new Parallel polishing machine</p><p>　　Abstract: Parallel machine tool

56、 technology is an new CNC processing equipment appearing in mid 1990s. It essentially is a reflection of machine robot technology in machine structure. Since the 1994, the Chicago international exhibition machine (IMTS &

57、#39;1994) [2] of a parallel machine tool, the study of parallel machine had been a international focus, after that, more and more new generational parallel was born. In China, the development of sophisticated technology

58、 has been a parallel machine tool</p><p>　　Mold is the basic equipment in economic development and indispensable tool in machine, chemical industry, electronics industry etc[8]. It's manufacturing and de

59、sign level has become an important symbol to measure a country's industrial development level[8]. The appearing of parallel tool adds up the space of the polishing development in higher level, improve the work effici

60、ency on mold processing.</p><p>　　This article is aimed at designing a multivariant CNC processing polishing machine, reducing the structure and composition of whole organization with a concise method. Compe

61、te the whole work process on workpiece with desired effect.</p><p>　　Using transverse segmentation method, the whole design process is divided into two parts including guide rail and platform. In the second

62、chapter, we will introduce the whole organization firstly, and expound the whole design precess in the third chapter.</p><p>　　Key words: Parallel machine tool；polishing；mirror finishing; DOF; curve treating

63、 。</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘　要13</b></p><p>　　Abstract錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　目　錄15</b></p><p><b>　　1緒論

64、17</b></p><p>　　1.1課題來源及研究的目的和意義17</p><p>　　1.1.1課題來源17</p><p>　　1.1.2研究的目的和意義17</p><p>　　1.2國內(nèi)外并聯(lián)機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用狀況18</p><p>　　1.2.1國外并聯(lián)機(jī)床發(fā)展情況18

65、</p><p>　　1.2.2國內(nèi)并聯(lián)機(jī)床發(fā)展情況19</p><p>　　1.3論文的主要研究內(nèi)容20</p><p>　　2拋光機(jī)構(gòu)方案設(shè)計21</p><p><b>　　2.1 概述21</b></p><p>　　2.2設(shè)計原則21</p><p&g

66、t;　　2.3.1 拋光機(jī)構(gòu)的實現(xiàn)方式22</p><p>　　2.3.2 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計22</p><p>　　3具體參數(shù)設(shè)計24</p><p>　　3.1導(dǎo)軌框架參數(shù)設(shè)計24</p><p>　　3.2絲杠的選用25</p><p>　　3.2.1 絲杠的初選25</p><p

67、>　　3.2.2 滾珠絲桿副校核27</p><p>　　3.3直流步進(jìn)電機(jī)的選用28</p><p>　　3.3.1等效轉(zhuǎn)動慣量計算28</p><p>　　3.3.2等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算28</p><p>　　3.4 絲杠聯(lián)軸器的選用29</p><p>　　3.5絲杠軸承的選擇30</p&g

68、t;<p>　　3.5.1 絲杠上端軸承選用30</p><p>　　3.5.2 絲杠下端軸承選用30</p><p>　　3.6 平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計及平臺交流電機(jī)的選用31</p><p>　　3.7 變速箱齒輪設(shè)計32</p><p>　　3.7.1 參數(shù)設(shè)計32</p><p>　　3.7.2

69、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算34</p><p>　　3.8 變速箱輸出軸設(shè)計36</p><p>　　3.8.1 輸出軸結(jié)構(gòu)設(shè)計36</p><p>　　3.8.2 軸上載荷的計算37</p><p>　　3.8.3 軸的工藝設(shè)計37</p><p>　　3.9 鉸鏈連接的設(shè)計38</p><

70、p><b>　　4結(jié)論39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　課題來源及研究的目的和意義</p><p>&l

71、t;b>　　課題來源</b></p><p>　　本課題系寧波大學(xué)機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院2011屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計題目。</p><p><b>　　研究的目的和意義</b></p><p>　　拋光是光學(xué)等精密加工中最重要的一道工序，又稱鏡面加工。其目的是去除工件加工后在表面形成的凹凸層和裂紋層，形成光滑的表面，同時按照要求糾正光

72、學(xué)表面的幾何形狀，以此來達(dá)到預(yù)期拋光效果。不僅如此，拋光還可以改善材料表面層的耐腐蝕性、耐磨性以及獲得其他特殊性能。因此，選擇適合的拋光方式和拋光工藝對于提高產(chǎn)品質(zhì)量是及其重要的。</p><p>　　傳統(tǒng)的拋光方法很簡單，往往依靠工人熟練精湛的手藝來加工出優(yōu)質(zhì)的光學(xué)表面。這種拋光方式不僅設(shè)備簡單，而且工藝條件容易滿足。但是，它的缺點也是顯而易見的。一方面，這種憑經(jīng)驗加工的方式需要反復(fù)的誤差檢查，這就使得加工周期

73、變長，且加工質(zhì)量難以得到保證。另一方面，在拋光非球面表面時，這種加工過程就很難精確控制，自動化生產(chǎn)難以進(jìn)行，更別說對拋物面和高次曲面等非球光學(xué)表面進(jìn)行精密加工了。此外，從材料性能上來講，傳統(tǒng)的拋光過程會使工件表面形成破壞層和變質(zhì)層，對工件表面的光學(xué)性能產(chǎn)生影響。</p><p>　　到目前為止，工業(yè)上所使用的機(jī)床大部分扔采用的是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)一般是用過將床身、立柱、主軸箱和工作臺等部件串聯(lián)在一起而成的。串聯(lián)機(jī)

74、床擁有控制簡單、運動空間大和加工靈活性好等優(yōu)點。但是，它的缺點也是顯而易見的。串聯(lián)機(jī)床的誤差往往在每個運動軸上疊加，對產(chǎn)品精度產(chǎn)生很大的影響；由于部件太多且分布不均勻，在工作時常引起受力和熱變形不均勻等現(xiàn)象；運動部件的重量大，在高速加工時容易引起危險；對大型構(gòu)件的現(xiàn)場加工能力低。</p><p>　　為了解決傳統(tǒng)串聯(lián)式拋光機(jī)床中存在的不足，并聯(lián)機(jī)床便應(yīng)運而生。并聯(lián)機(jī)構(gòu)實質(zhì)上是一種從并聯(lián)機(jī)器人和航空航天技術(shù)中發(fā)展過

75、來的一種新型機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)擁有獨立的運動軸，通過這些運動軸的巧妙配合，組成開放式的并聯(lián)機(jī)床。由于各個軸都是相互獨立的，所以避免了傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)床中各軸之間傳遞誤差的影響。這種機(jī)床具有操作簡單、易于控制、精度高、剛度大、慣性小、承載能力強(qiáng)、運動反解模型簡單等優(yōu)點。</p><p>　　近年來，并聯(lián)機(jī)床越來越受到各國的重視，許多國家的科研單位和高校紛紛投入到并聯(lián)運動機(jī)床的研發(fā)當(dāng)中，其領(lǐng)域也變得越來越廣泛。隨著計算機(jī)技術(shù)、

76、自動化和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，以及高性能和高效率數(shù)控機(jī)床對市場影響力的增大，并聯(lián)機(jī)床的研究已成為數(shù)控技術(shù)研究的一個熱點。</p><p>　　國內(nèi)外并聯(lián)機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用狀況</p><p>　　國外并聯(lián)機(jī)床發(fā)展情況</p><p>　　早在1965年，Stewart就提出了一種新型的、六自由度的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)。它的上下有兩個平臺和六個可以獨立伸縮的并聯(lián)連桿，伸縮桿與平

77、臺之間由兩個球鉸鏈A、B、C、D、E、F和a、b、c、d、e、f連接，稱為Stewart平臺，如圖1-1所示。此后，經(jīng)</p><p>　　圖1-1 Stewart 平臺的工作原理</p><p>　　過數(shù)十年的研究，1944年Giddings&Lewis公司在美國芝加哥MTS' 94機(jī)床博覽會上推出VARIAX并聯(lián)機(jī)床，被稱為“21世紀(jì)的機(jī)床”，并在國內(nèi)外引起廣泛的關(guān)

78、注。</p><p>　　至今為止世界各主要工業(yè)國家都將大量的人力物力投入到虛擬軸機(jī)床的研究和開發(fā)當(dāng)中。美國Hexel公司將并聯(lián)機(jī)床和并聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)行普及化，并推出了Tomado型5做表加工中心和銑床工作臺以及6自由度的定位平臺和微型機(jī)器人等一些列低價位的產(chǎn)品。歐洲方面，德國Mikromat機(jī)床公司推出歐洲第一臺商品化的并聯(lián)運動機(jī)床--6x Hexa立式加工中心。另一家德國Index機(jī)床公司在2000年率先推出采用并

79、聯(lián)機(jī)床的車削中心。俄羅斯Lapic公司則將Stewart平臺機(jī)構(gòu)運用到了TM—1000型精密加工中心和KHM—750型3做表測量機(jī)。法國Renault Automation 公司在1999年推出Urane SX臥式加工中心。</p><p>　　圖1-1 6X Hexa 型并聯(lián)運動機(jī)床</p><p>　　另外，英國的Geodetic公司，挪威Multicraft公司，日本豐田、日立、三菱

80、等公司，瑞士ETZH和IFW研究所，瑞典NeosRobotics公司，意大利Comau機(jī)床公司，丹麥Braunschweig公司，韓國SENA TECHNOLOGIES公司等單位相繼研發(fā)出了許多不同構(gòu)造的數(shù)控機(jī)床、激光加工和水射流機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)和加工中心。</p><p>　　國內(nèi)并聯(lián)機(jī)床發(fā)展情況</p><p>　　我國早在上世紀(jì)末就開始關(guān)注并聯(lián)機(jī)床的研究和創(chuàng)新。1993年底，哈爾濱工

81、業(yè)大學(xué)就開始了對變量運動機(jī)床的基本理論、基本結(jié)構(gòu)形式和加工過程進(jìn)行計算和仿真研究。我國第一臺大型鏜銑類虛擬軸機(jī)床原型樣機(jī)—VAMT1Y由清華大學(xué)精儀制造工程研究所的汪勁松教授主持，與天津大學(xué)合作開發(fā)研制成功。2001年在北京國際機(jī)床展覽會上，展示了哈爾濱工業(yè)大學(xué)與齊齊哈爾第二機(jī)床企業(yè)集團(tuán)公司聯(lián)合開發(fā)的BJ-1并聯(lián)機(jī)床。2007年12月17日，哈量集團(tuán)在引進(jìn)瑞典EXECON公司技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)布了新一代并聯(lián)機(jī)床LNKS-EXE700，并進(jìn)

82、行了現(xiàn)場演示。這一機(jī)床的研制成功，在一定程度上解決了我國復(fù)雜產(chǎn)品加工的難題。2008年4月21日再北京舉行的中國數(shù)控展覽會上，沈陽機(jī)床集團(tuán)推出了數(shù)十臺先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，其范圍涉及到國防工業(yè)、飛機(jī)、造船、發(fā)電等諸多重點行業(yè)領(lǐng)域。其加工精度、加工效率等都已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。特別是在航空航天、國防工業(yè)等領(lǐng)域中，打破了發(fā)達(dá)國家對大型、五軸高檔數(shù)控機(jī)床的壟斷，極大地促進(jìn)了國內(nèi)重點企業(yè)的生產(chǎn)競爭力。北京理工大學(xué)開打的BKX-I型變軸數(shù)控機(jī)床，

83、是在Stewart平臺的技術(shù)原理上設(shè)計而成的，它具</p><p>　　圖 1-2 清華大學(xué)的VAMTIY</p><p>　　這種將研究單位與產(chǎn)業(yè)發(fā)展、市場需求結(jié)合起來的方式，很好地促進(jìn)了企業(yè)的發(fā)展，同時這種發(fā)展反過來推動技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新，形成一個良性循環(huán)?？偟膩碚f，并聯(lián)機(jī)床在我國已經(jīng)取得了非常好的成果，我國在這一領(lǐng)域的研究方面與世界先進(jìn)水平差距不大。</p><p&

84、gt;<b>　　論文的主要研究內(nèi)容</b></p><p>　　本文將以一種座椅底架(如圖1-3)為對象進(jìn)行研究，設(shè)計能用于拋光該產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)。主要研究內(nèi)容將包含以下幾個方面：</p><p>　?。?）以描述對象為基礎(chǔ)，找出完成對象加工所需要的運動參數(shù)，設(shè)計決定整個并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)和尺寸。</p><p>　?。?）用制圖軟件正確描述并聯(lián)機(jī)床的

85、結(jié)構(gòu)特征。</p><p>　?。?）對設(shè)計機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)零部件進(jìn)行選用，對特殊零部件做特別的設(shè)計。</p><p>　　圖 1-3 座椅底架</p><p><b>　　拋光機(jī)構(gòu)方案設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　并聯(lián)拋光機(jī)

86、構(gòu)是利用幾個相互獨立的自由度導(dǎo)軌相互配合進(jìn)行加工的機(jī)床。在加工中誤差主要來自各個自由度導(dǎo)軌，每個導(dǎo)軌的誤差都是獨立的，故對機(jī)床本身則要求每個導(dǎo)軌都具有較高的精度、剛度和完善且能長時間穩(wěn)定可靠地工作等性能，以此來滿足加工過程的需要。</p><p>　　在本課題設(shè)計過程中，分為兩個部分的設(shè)計過程。一個是機(jī)械整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，這個過程主要從被加工零件加工工藝和機(jī)床與零件的相對運動關(guān)系入手，結(jié)合零件的幾何形狀和位置等參數(shù)

87、，確定機(jī)構(gòu)的整體尺寸；另一個是對電機(jī)及零部件的設(shè)計，這個過程主要考慮機(jī)床的內(nèi)部因素，在已確定的參數(shù)下，正確選擇符合要求的電機(jī)，同時多零部件的外觀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。</p><p><b>　　2.2設(shè)計原則</b></p><p>　　機(jī)床在設(shè)計的時候應(yīng)遵循以下原則：</p><p>　?。?）多留余量 在設(shè)計機(jī)床的整體和零部件選用時，應(yīng)在

88、嚴(yán)格控制最低要求的基礎(chǔ)上多增加一些余量。由于我們本次課題只是以座椅底架為一個拋光對象，我們不能以它的加工標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)定最高余量的參考。</p><p>　?。?）提高精度和剛度 并聯(lián)機(jī)床的誤差直接來自于每個自由度導(dǎo)軌的誤差，這就要求每一個導(dǎo)軌都具有較高的剛度和精度，保證在加工中的形變盡量小。在確定導(dǎo)軌參數(shù)時，也要特別增大導(dǎo)軌鐵板的厚度。</p><p>　?。?）簡化結(jié)構(gòu) 為了減少影響誤

89、差的因素，同時有利于結(jié)構(gòu)的分析，并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單。構(gòu)件越多，越容易產(chǎn)生傳遞原件之間的傳遞誤差，還有在傳遞過程中的彈性形變和溫度的影響。</p><p>　　2.3 并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計</p><p>　　2.3.1 拋光機(jī)構(gòu)的實現(xiàn)方式</p><p>　　本課題采用橫向分塊法，將整個拋光機(jī)構(gòu)按設(shè)計時的不同部分分割成兩個模塊，如圖2-1所示，整個結(jié)構(gòu)被分成導(dǎo)

90、軌機(jī)構(gòu)、平臺機(jī)構(gòu)兩部分，在每個部分中又有若干模塊。在整個課題的設(shè)計過程中，分別對各個模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，然后連成一個整體。</p><p>　　圖2-1 并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.3.2 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　在拋光機(jī)床整個構(gòu)架中，我們設(shè)定四個直線導(dǎo)軌，利用連桿與中間的平臺連接。通過導(dǎo)軌中絲杠的轉(zhuǎn)動，帶動連桿上下移動，使平臺產(chǎn)生一個

91、傾斜角。</p><p>　　在導(dǎo)軌部分中，絲杠被固定在導(dǎo)軌里面，下端用角接觸軸承連接，上端用深溝球軸承連接，在絲杠上端，用聯(lián)軸器連接電機(jī)軸。整個電機(jī)被固定在上平面上，如圖2-2，圖2-3。</p><p><b>　　圖2-2 絲杠下端</b></p><p>　　圖 2-3 絲杠上端</p><p>　　在平臺中，電

92、機(jī)被固定在正方形平臺上方的中間，輸出軸連接到變速箱中。變速箱被固定在平臺下方。變速箱的輸出端水平，輸出軸末端可以用來安裝拋光輪。平臺的四個角有四個球鉸鏈連接。如圖 2-4。.</p><p>　　圖 2-4 平臺機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　2.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章敘述了整個機(jī)構(gòu)的設(shè)計思路和設(shè)計原則，同時闡明了整個機(jī)

93、構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，為接下來進(jìn)一步選擇和設(shè)計適合的零部件奠定了理論基礎(chǔ)。總的來說，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的提出，是完成整個課題的第一步，也是最關(guān)鍵，最決定性的一步。以后的設(shè)計，可以緊緊圍繞以上思路展開，逐步完成整個設(shè)計。</p><p><b>　　具體參數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　3.1導(dǎo)軌框架參數(shù)設(shè)計</p><p>　　整個外部構(gòu)架由四個直線

94、絲杠導(dǎo)軌組成。經(jīng)實際測量，被拋物直徑約為600mm，高度約為200mm。為了在工作是能留出充分的空間給機(jī)床的加工運動。我們讓四個到位位于邊長為1400mm的正方形的四個端點上，如圖 3.1。同時，取立柱高度為1500mm。</p><p><b>　　圖 3.1</b></p><p>　　在斜對角截面中，處于對角位置的兩個導(dǎo)軌間距為1400*=1979.6mm 。在

95、機(jī)構(gòu)的中間有個平臺，尺寸為400*400，對角線長度為400*=565.6mm 。我們要求在連桿的運動控制下，平臺能轉(zhuǎn)動90°，所以，我們?nèi)∵B桿長度為1979.6÷2 =989.6mm。于是我們得到對角截面的兩個極限位置，如圖3.2。</p><p><b>　　圖3.2</b></p><p>　　為了給平臺下的被加工工件留下足夠的空間，防止絲杠

96、過度運動導(dǎo)致平臺觸碰到被加工工件，同時保證平臺能90°轉(zhuǎn)動，我們?nèi)〗z杠下極限位置距地面130mm，上極限位置距地面1430mm，這樣我們就得出了絲杠的行程為1300mm。</p><p><b>　　3.2絲杠的選用</b></p><p>　　3.2.1 絲杠的初選</p><p>　　在上面整體構(gòu)架基本參數(shù)的選定中我們已經(jīng)確定了絲

97、杠的行程為1300mm。初選滾珠絲杠CDM3210-2.5。絲杠公稱直徑為32mm，導(dǎo)程為10mm，精度等級為T2.</p><p>　　設(shè)絲杠工作最大進(jìn)給轉(zhuǎn)速為300r/min。按額定動負(fù)荷CaCaj選擇絲杠副</p><p>　　Caj= (3-1)</p><p>　　當(dāng)絲杠帶動桌面向上運動時，絲杠的進(jìn)給抗力主要來自

98、平臺的重力，且可能承載的來自平臺重力的最大值為平臺重力的一半，此時絲杠的摩擦力可忽略不計。</p><p>　　則絲杠軸向當(dāng)量負(fù)荷：</p><p>　　=(+f)=（400*400*400*7.85*10*9.8*+0）=1230.88N</p><p>　　取轉(zhuǎn)速=300r/min</p><p>　　表3-1 滾珠絲杠工作壽命</

99、p><p>　　由上表3-1可得，=15000h</p><p><b>　　表3-2 溫度系數(shù)</b></p><p>　　參考表3-2，根據(jù)共工作溫度低于100℃這一條件，我們?nèi)?1</p><p><b>　　表3-3 精度系數(shù)</b></p><p>　　由表3-3可得，

100、=1.0</p><p>　　表3-4 負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)</p><p>　　根據(jù)表3-4可得：=0.95</p><p><b>　　表3-5 硬度系數(shù)</b></p><p>　　由表3-5可得：=1.0</p><p>　　表3-6 可靠性系數(shù)</p><p>　　由表3

101、-6可得：=0.21</p><p>　　根據(jù)公式3-1，算得：</p><p>　　Caj==（）=5376.1N</p><p>　　3.2.2 滾珠絲桿副校核</p><p>　　不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮負(fù)荷稱為臨界壓縮負(fù)荷，用表示：</p><p>　　= （3-2

102、）</p><p>　　式中 E為材料的彈性模量，鋼為210GPa，</p><p>　　為絲杠軸最小截面慣性矩，，為絲杠螺紋底徑，=25.5mm，</p><p>　　為最大受壓長度，取=1300mm，為安全系數(shù)，這里取，</p><p>　　為絲杠的支承方式系數(shù)，由F-S取2。.</p><p>　　則：=3.41

103、0=3.410=5671N</p><p>　　3.3直流步進(jìn)電機(jī)的選用</p><p>　　3.3.1等效轉(zhuǎn)動慣量計算</p><p><b>　　滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量：</b></p><p>　　==4.46=4.46 （3-3）</p><p>　　平臺負(fù)重在絲杠上產(chǎn)生負(fù)荷這算到電

104、機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中，W為中間平臺的重量，我們?nèi)∑脚_可能的最大重量----不妨假設(shè)平臺是400*400*400的實心鐵塊。則：</p><p>　　W=0.4=4.9N</p><p>　　從圖2.2中可以看到，連桿與導(dǎo)軌之間形成46°角。

105、當(dāng)平臺對拉桿在豎直軸上作用時，在水平軸上會形成一個拉力=。</p><p>　　為絲杠導(dǎo)程，且=10mm。</p><p>　　則：=6.564=6.564</p><p>　　因此，折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量</p><p>　　==4.46+6.564=4.526</p><p>　　3.3.2等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算&

106、lt;/p><p><b>　　===4.877</b></p><p>　　初選直流電機(jī)Z2-21-10。已知其最大轉(zhuǎn)矩=9.5，其轉(zhuǎn)動慣量=9.4，=1600。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)動態(tài)特性校驗：</p><p>　　==0.453 < 4 說明慣量可以匹配</p><p>　　&l

107、t;， 所以轉(zhuǎn)矩也明顯滿足要求。</p><p>　　3.4 絲杠聯(lián)軸器的選用</p><p>　　已知絲杠的最高轉(zhuǎn)速 n=300，電機(jī)的功率為P=1.5kw，電機(jī)軸的直徑d=18mm。</p><p>　　由于絲杠在導(dǎo)軌中被穩(wěn)定固定，工作時并不是產(chǎn)生晃動和偏差，因此可以說兩軸的同軸度較高；且絲杠轉(zhuǎn)速較低、工作時無沖擊、絲杠和電機(jī)軸的剛性較大。綜合考慮，我們選用凸緣

108、聯(lián)軸器。</p><p>　　公稱轉(zhuǎn)矩 ===47.75</p><p>　　表3-7 工作情況系數(shù)</p><p>　　參考表3-7得：=1.7</p><p>　　則：=1.747.75=81.175</p><p>　　從GB/T 5843-2003中查得凸緣聯(lián)軸器GYS1符合要求，可用。</p>

109、<p>　　3.5絲杠軸承的選擇</p><p>　　3.5.1 絲杠上端軸承選用</p><p>　　如圖 3.3，絲杠上端的軸承被用來連接絲杠和導(dǎo)軌。軸承主要用來承受徑向載荷，軸向載荷很小。因此我們可以選用深溝軸承。根據(jù)絲杠末端軸的直徑，我們選用的深溝軸承型號為6004。</p><p>　　圖3.3 絲杠上端軸承連接</p><

110、p>　　3.5.2 絲杠下端軸承選用</p><p>　　如圖3.4， 絲杠的下端主要用來承受來著工作平臺和絲杠重力的載荷，相比之下，徑向載荷很小。因此我們選用角接觸球軸承。根據(jù)絲杠末端的直徑，我們選用角接觸球軸承的型號為7204B。</p><p><b>　　軸承壽命計算</b></p><p>　　以小時數(shù)表示的軸承基本額定壽命為：

111、</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　圖3.4 絲杠上端軸承連接</p><p>　　式中，為軸承的基本額定壽命，C為軸承所能承受的載荷，P為軸承所受到的載荷。式中的指數(shù)我們?nèi)?。</p><p>　　查表GB/T 292-1994,可知，型號為7204B的角接觸球軸承的額定載荷C=14K

112、N。</p><p>　　絲杠所受到的載荷P計算如下：</p><p>　　絲杠所受載荷=絲杠重量+平臺重量/4</p><p>　　平臺重量（假設(shè)取最大值）：==5024N</p><p>　　絲杠重量：==328N</p><p><b>　　則：=1584N</b></p>&