【正文】 ngs amp。近年來(lái)，與并聯(lián)機(jī)床和并聯(lián)機(jī)器人操作機(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 2 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。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的支持且吸引了機(jī)床骨干企業(yè)的參與。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)。并聯(lián)機(jī)床是集機(jī)械、氣動(dòng)（液 壓）、控制技 術(shù)于一體的典型的機(jī)電一體化設(shè)備。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。第四、利用 CAXA、 PRO/E 軟件建立零件圖、裝配模型，完善整機(jī)結(jié)構(gòu)。從完全并聯(lián)的角度出發(fā)，這類機(jī)構(gòu)必須具有 6 個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈。 6SPS 伸縮式并聯(lián)機(jī)構(gòu)是將 6 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，由步進(jìn)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)。 二．滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 三．步進(jìn)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 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 PRO/E 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。 6 6SPS 并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 該類型并聯(lián)機(jī)器人采用 6SPS 結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)圖如圖 22 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)。 圖 23 坐標(biāo)系示意圖 1 2 3 4 5 6 6SPS 并聯(lián)機(jī)器人的工作原理是通過(guò)步進(jìn)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)。3 ?? BOB 。下虎克鉸中心 ?40339。 ?40139。 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。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 mmZYX PPP 100??? 且 ?15??? ??? ； 于是計(jì)算可得： 0 0 0 1PPPC C C S S XS S C S C C S S S S C YTS S C S C C S S S C C C Z? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? ? ?? ???? 100 100 1000 0 0 1??????? ??? 假定運(yùn)動(dòng)平臺(tái)處于另一極限位置時(shí)有 mmZYX PPP 100??? 且 ?15??? ??? ； 此時(shí)： 0 0 0 1PPPC C C S S XS S C S C C S S S S C YTS S C S C C S S S C C C Z? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? ? ?? ???? 100 100 1000 0 0 1????????? ???? 9 新坐標(biāo)及各軸滑塊移動(dòng)量的計(jì)算 ㈠ 當(dāng) 100 100 1000 0 0 1T??????? ???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 39。1P ( 4 9 , 5 , 8 7 .0 4 )? 39。5P (3 9 .4 4 ,1 9 4 .6 6 ,1 4 2 .2 1) 39。iiPP是與 Z軸平行且經(jīng)過(guò) iD 點(diǎn)的直線， iiBD垂直于 39。Z 軸，所以 iD 與 39。 10 圖 24 計(jì)算幾何圖 于是， 39。 39。 ， 同理可以計(jì)算得 ： 39。4 ( 3 9 .4 4 , 3 .0 0 , 1 1 0 .7 9 )P ?? 39。Pi 到 iB 的距離 CiS ： 同上， 39。39。 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 中的計(jì)算）。 15 最大工作載荷的計(jì)算 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)》第 37頁(yè)滾珠絲杠副的計(jì)算與選型，最大工作載荷是指滾珠絲杠在驅(qū)動(dòng)時(shí)所承受的的最大軸向力，也叫進(jìn)給牽引 [6]。 傳動(dòng)效率的計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 ?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)》 324 式可 [6]： ? ?tantan ?? ??? ? (2— 15) 式中 :? 絲杠螺旋升角 ? 摩擦角，其摩擦角約等于 39。 1 0 39。 穩(wěn)定性的校驗(yàn) 滾珠絲杠屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿，如果軸向負(fù)載過(guò)大，則可能產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。 表 23 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 rC 0rC 脂 油 W? 70000 型 6 19 6 28000 36000 626 安裝尺寸 ／ mm 其他尺寸 ／ mm minad maxaD maxar 2d? 2D? minsr 22 軸承的校核 （ 1）壽命校核 610 ()60 ah aCL nP?? (2— 24) 式中： aC —— 額定動(dòng)載荷， aC =11200N n —— 工作轉(zhuǎn)速， 650 / minnr? aP —— 當(dāng)量動(dòng)載荷， aP =1205N 66 341 0 1 0 11200( ) ( ) 2 . 0 5 9 1 0 ( )6 0 6 0 6 5 0 1 2 0 5ah aCLhnP ?? ? ? ? ?? hL 遠(yuǎn)大于 15000h，所以滿足要求。 L—— 絲杠總長(zhǎng)， L=356mm=； 0d —— 絲杠的公稱直徑，取 0d =32mm=； 代入公式計(jì)算得 ： 4 344 20 3 . 1 4 3 5 . 6 7 . 8 5 1 0 3 . 2 2 . 8 62 2 1 6 2 1 6s dLRJ L kg cm? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? ?? 控制系統(tǒng)采用步進(jìn)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： 21 2 .8 6SJ J kg cm?? (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)》 41表公式 [6]： 22 24 h iPJm?? (2— 28) 式中： hP —— 絲杠導(dǎo)程，取 5 mm cm??； im —— 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： 2 2 22 220 . 5 3 0 . 0 1 9 .4 4 3 . 1 4h iPJ m k g c m? ?? ? ?? 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： 212 6 19 79eJ J J k g c m? ? ? ? ? (2— 29) 根據(jù)《機(jī)電裝備設(shè)計(jì)》課本第 244[8]，為使步進(jìn)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)滿足，由此可知所選電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不小于 2cmg? 。 tT —— 折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 () 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)》 414式知 [6]： hP2tt FT i??? (2— 37) 其中： tF —— 進(jìn)給方向最大工作載荷（ N）， 1205tmF F N?? ； ?—— 傳動(dòng)鏈總效率，取 ； 26 于是 1 2 0 5 0 . 0 0 5= = 1 . 1 2 92 2 3 . 1 4 0 . 8 5 1tht FPT N mi?? ?? ??? 代入公式得： 20 0 .1 8 1 .1 2 9 1 .3 0 9e q f tT T T T N m? ? ? ? ? ? ⑶ 、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 eqT ? ?12, 1 .3 0 9eq eq eqT T T N m?? (2— 38) ⑷ 、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)性能校核 圖 29 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性曲線 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： m a xm a x 40 4 0 0 0 40 . 0 1ff z zvf H K H?? ? ? ?（取脈沖當(dāng)量 ） (2— 39) 根據(jù)初選型號(hào)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性曲線（圖 29）， ma x ff 頻率下對(duì)應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 max N m? 。 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 m a xm a x 40 4 0 0 0 40 . 0 1ff z zvf H K H?? ? ? ?，顯然未超出所選電機(jī)的極限空載頻率。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。即所選聯(lián)軸器的型號(hào)：鋼性聯(lián)軸器型號(hào) LS92588。 UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3tnGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 QA9wkxFyeQ^!djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 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) LS92588，其規(guī)格尺寸及性能如表 25所示： 圖 213 聯(lián)軸器外形尺寸 29 表 25 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]： 由步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型 ：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=；從上表可知，該型號(hào)聯(lián)軸器的最高轉(zhuǎn)速m ax 140 00 / m innr? ，許用轉(zhuǎn)矩 [T]=。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)尺寸 所選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具體尺寸參數(shù)圖如 210 所示： 圖 210 步進(jìn)電機(jī) 圖 211 型號(hào)說(shuō)明 28 圖 212 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)外形尺寸圖 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。 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： m a xm a x 40 4 0 0 0 40 . 0 1ff z zvf