【正文】 荷狀況使用速度無沖擊力且平滑V15m/min微小沖擊力15m/minV60m/min普通負荷力60m/minV120m/min受沖擊力及振動V120m/min根據(jù)上表，確定=。 預緊力與預緊力矩計算預緊的目的是消除軸向間隙和降低因軸向力引起的彈性位移，也可以改善滾珠螺桿的剛性，從而避免失步。圖42 歌德式滾珠螺桿預緊預緊壓力 (48)：預壓力（kgf）：平均載荷（kgf），因此==對于預緊扭矩，有如下公式： (49)：預壓扭矩：預壓力：導程：預扭轉(zhuǎn)系數(shù) 在式(49)中，導程=,預壓力=,預扭轉(zhuǎn)系數(shù)=，因此預緊扭矩為 kgfmm 滾珠絲桿壽命計算平均轉(zhuǎn)速(rpm)：轉(zhuǎn)速(mm/min)：導程(mm)平均負荷 (410)：平均操作載荷：軸向載荷：運行條件系數(shù)：～ ～ ～本設(shè)計中，排牙過程中沖擊很小，運行平穩(wěn)，速度改變不大，因此kgf軸向載荷無預壓單螺帽： (411)含預緊力的單螺帽: (412)因為本滾珠螺桿施加了預緊力，因此預期壽命額定壽命的計算公式為： (413)C——當量動載荷，F(xiàn)a——軸向載荷當量動載荷為218kgf，則壽命L=rev回轉(zhuǎn)時間壽命：滿足壽命要求。確定了直角坐標式排牙機器人的總體方案，選擇了上銀HIWIN生產(chǎn)的3種長度規(guī)格的直線導軌和滾珠絲杠，作為實現(xiàn)移動副的實現(xiàn)方式；選擇了不同驅(qū)動的步進電機、舵機和手爪驅(qū)動電機。導師在研究工作中高屋建瓴的視點、淵博的專業(yè)知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、精益求精的工作作風、平易近人的人格魅力對我影響深遠。在此，表示衷心的感謝，謝謝你們！本科四年的生活馬上就要結(jié)束了，在這四年中我不僅學到專業(yè)知識，而且綜合素質(zhì)得以提高，在此感謝母校四年的培養(yǎng)！參考文獻1. 王勇，[J]..2. 呂培軍，王勇，李國珍，[J]..3. 王勇，吳雯，[J].4. 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HIRAM ——24. 附錄1包含串并聯(lián)關(guān)節(jié)的排牙機器人運動學分析針對串聯(lián)關(guān)節(jié)和并聯(lián)關(guān)節(jié)各自的特點,提出了一種由5自由度串聯(lián)機構(gòu)和并聯(lián)機構(gòu)組成的排牙機器人,通過對排牙機器人機構(gòu)的分析,建立了其運動學方程。關(guān)　鍵　詞:串并聯(lián)關(guān)節(jié)。由于機器人在線實時計算是要計算反解的,這對并聯(lián)式關(guān)節(jié)十分有利。本文提出了一種包含串并聯(lián)關(guān)節(jié)的復雜機構(gòu),應(yīng)用于多操作機排牙機器人中,通過對機器人機構(gòu)的分析建立了其運動學方程,同時對運動學逆問題進行了求解。它是由4個2自由度的移動副AAAA4 , U型彈簧板B1OB4 和操作機組成(如圖2所示)。當兩個螺紋副轉(zhuǎn)動一致時, 轉(zhuǎn)動架FG帶動牙套上下移動,完成牙的一個移動的自由度,當兩個螺紋副轉(zhuǎn)動不一致時,轉(zhuǎn)動支架帶動牙套旋轉(zhuǎn),完成一個轉(zhuǎn)動的自由度。2　串并聯(lián)機器人運動學分析　坐標系的建立坐標系對運動學方程的建立至關(guān)重要?；瑒影遄鴺讼祇1x1y1z1:坐標原點o1位于滑動板與U簧的結(jié)合的中點處, x1的方向與x5的方向相同,y1的方向與y5方向相同,z1的方向與z5方向相同。U簧擬合點坐標系oixiyizi(i = 9):坐標原點位于U簧鉸支上端面孔的圓心處,xi的方向與x0方向相同,yi的方向與y0方向相同, zi的方向與z0方向相同。zs軸與牙弓中線重合且指向上頜,坐標原點os為zs軸與牙合平面的交點,xs軸與牙弓曲線在os點的切線重合且指向觀察者的右側(cè),ys軸與xs、zs軸符合右手定則如圖4所示。Ti5= cosθi1 0 0 1 sinθi1 0 0 0sinθi1 0 0 0 cosθi1 0 0 1 （5）式中:θi1即兩調(diào)整螺桿坐標系由于高度差所形成的夾角。 圖5 轉(zhuǎn)化矩陣圖調(diào)整螺桿坐標系O2x2y2zO3x3y3z3的求解:當坐標系O2x2y2z2相對于坐標系O3x3y3z3沿z2 軸多運動位移d時,帶動坐標系O5x5y5zO4x4y4z4發(fā)生轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的角度即式( 5)中的θi ,這樣就會使手動轉(zhuǎn)軸坐標系O4x4y4z4與調(diào)整螺桿坐標系O3x3y3z3的相對位置發(fā)生改變,如圖5所示。如圖6所示?！? （12）將牙弓曲線方程寫成平面參數(shù)方程的形式有 t ∈ (0, 1) (13) 　冪函數(shù)處處有切線,這里,等距曲線在牙弓曲線的外側(cè),其距離d = 20 mm,則彈簧板曲線c0 (t)的方程為 (14)將x′(t) = 1, y′(t) =α βxβ 1代入式(12)得N ( t) =1/{1 +α2β2t2β 2[ αβtβ 1 , 1 ]}　　彈簧板曲線方程的參數(shù)形式為 (15)式中: 參數(shù)t是指牙弓曲線上某點的橫坐標。求出各個擬合點所對應(yīng)的彈簧板上點的坐標后, 由兩點間距離公式以及這兩點都在過A點的法線上,那么可得出各個擬合點的坐標。)θi1(176。附錄2Kinematic Analysis of ToothArrangement Robot with SerialParallel JointsAbstractBased on the characteristics of serial joints and parallel joints, we put forward a tootharrangement robot posed of a kind of 5 degrees of freedom mechanism of serial structure and parallel structure. Through the analysis of the tootharrangement robot mechanism, the equation of kinematics has been built. We analyze the question of inverse kinematics and deduce the matrix of position and gesture of each joint by using analytic method. Finally, we take downleft tooth as an example, on the condition of knowing the equation of dental arch curve and the parameters of single tooth in the coordinate system, and the matrix of position and gesture of each joint has been solved. The result shows that the arithmetic is reasonable and efficient and partly solve the problem of teeth arrangement robot kinematics.I. INTRODUCTIONParallel joints robot has higher rigidity and precision。當我們已知患者的牙弓曲線和各散牙的末端位姿時,便可通過以上算法求得各個關(guān)節(jié)坐標系的位置和姿態(tài)。表1 散牙位姿的參數(shù)xi1yi1zi1Φi1(176。dx,那么未知量x是積分上限且曲線方程為參數(shù)形式,不好求解。而彈簧板的曲線方程是將牙弓曲線沿法線方向等距偏移20 mm得到的。由于我們求解U簧擬合點坐標系的目的是通過擬合點坐標系Oixiyizi( i = 9)的位姿變化量來推倒出各個電機所需的脈沖, 因此我們只需求出各個擬合點坐標系在基礎(chǔ)坐標系中X 向和Y向的變化量即可。散牙坐標系O5x5y5z5 的求解:由于我們已經(jīng)求解出散牙坐標系在排牙坐標系中的位姿矩陣, 所以只需將之轉(zhuǎn)化到基礎(chǔ)坐標系中,即O T5 = OAS Ti1 Ti2 Ti3Ti4Ti5 oAS=10010a50b500001c501 ( 6 )式中: OAS 為排牙坐標系到基礎(chǔ)坐標系的轉(zhuǎn)化矩陣,參數(shù)abc5 表示的是初始位置時坐標系間x、y、z向的距離,下同。Ti1=10010xi10yi100001001 （1）Ti2=1001000000001zi101 （2）式中: zi1即兩調(diào)整螺桿坐標系同時相對于滑動板向上移動的距離。所以在這里我們只對排牙機器人運動學逆問題進行研究。手動轉(zhuǎn)軸坐標系o4x4y4z4:坐標原點o4位于轉(zhuǎn)動支架左側(cè)與手動轉(zhuǎn)軸裝配的圓心處,x4的方向與x5方向相同,y4的方向與y5的方向相同, z4的方向與z5的方向相同。這里建立坐標系的原則是在每一個運動副上建立一個坐標系,具體的坐標建立位置如圖3所示。這樣, 操作機可實現(xiàn)3個自由度的運動,在加之U型彈簧板的兩個自由度, 則可實現(xiàn)散牙的5個自由度。其工作原理為: 4個2自由度移動副AAAA4 驅(qū)動U形彈簧板變形來擬合人的牙弓曲線, 各個操作機可在上面進行滑動,以適應(yīng)不同人的牙弓長度。 圖1 串并聯(lián)排牙機器人它是采用14個獨立的機器人操作機分別實現(xiàn)14個與相應(yīng)人工牙共軛的牙套位姿,獲得牙套列,再進一步轉(zhuǎn)換為牙列。到目前為止,大多數(shù)對機器人運動學的研究都分別集中在串聯(lián)和并聯(lián)關(guān)節(jié)機器人上,而對串并聯(lián)關(guān)節(jié)機器人方面的研究非常少,因此對串并聯(lián)復合機器人運動學研究就顯得較為迫切。機器人運動學并聯(lián)機器人比傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人具有較高的剛度和精度,較高的承載能力與強度之比,并且用很簡單的機構(gòu)就能實現(xiàn)比較復雜的運動,而且驅(qū)動方便[1] 。最后以下左牙為算例,對各個關(guān)節(jié)的位姿矩陣進行了求解。本論文從選題到完成，每一步都是在張老師的指導下完成的。對選擇的導軌進行了受力分析，對軸承進行了校核，證明導軌、滾珠絲杠和軸承滿足設(shè)計要求。當量載荷計算查表，得e=,接觸角，負荷系數(shù)fp=,查表，因此容易得出　　徑向載荷系數(shù) X=軸向載荷系數(shù) Y=當量動載荷 P= (N)軸承壽命計算軸承的基本額定壽命為:滿足設(shè)計要求 本章小結(jié)本章著重對導軌上的滑塊進行了受力分析,對受力最大的Y向直線導軌的壽命進行了計算，滿足選用要求；對哥德式滾珠絲杠的預緊進行了簡單的解釋，并對滾珠螺桿的預緊力、預緊扭矩進行了計算，對滾珠絲杠的壽命按照HIWIN的方法進行了校核，滿足選用的要求；對選用的707C型輕型角接觸球軸承進行了受力分析和壽命計算。此牙型具有獨特的鋼珠與珠道接觸方式可以消除任何可能的軸向間隙并增加剛性