【正文】 on other hand,machinetool users still purchase the systems with a specific configuration, and these systems are rarely reconfigured after their installments. Differing from traditional modular machine tools, the reconfigurable machine tool at the University of Michigan aims at modularity, integrability, customization, convertibility, and diagnosability. The system is designed to reconfigure frequently in a dynamic environment [46]. Unfortunately, the design concept was not fully implemented, and some obstacles slowed down their research and development [7]. The reconfigurable Parallel Kinematic Machine (PKM) is another alternative to reconfigure machine tools [810]. Theoretically, PKMs have the potentials to achieve higher speed, higher accuracy, and deal with a heavier load. However, the characteristics of the PKMs have not been well studied. Most of the mercially available PKMs are highcost machines that provide lower accuracy than conventional machine tools [7, 11]. More studies are on demand to develop petitive PKMs. For example, Zhao et al. [12] introduced a new parallel simulator with six degrees of freedom (DOF)。在本次設(shè)計(jì)中雖然有一些不足，但是通過(guò)我用心的修改計(jì)算，還是學(xué)到了許多機(jī)械方面的知識(shí)，為將來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)。 添加緊固件以M6圓柱頭螺釘為例，如上所說(shuō)，亦可直接導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)件。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。為改善這些性質(zhì)，采用適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒ê图庸し椒ǎ绮捎脙?yōu)質(zhì)鑄鐵，合金耐磨鑄鐵，進(jìn)行導(dǎo)軌 表面滾軋強(qiáng)化，表面淬硬等工藝。壽命計(jì)算大于一般數(shù)控機(jī)床的使用壽命標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間20000h，符合條件。游動(dòng)端的軸承主要承受徑向的載荷，軸向的載荷的載荷很小，在這里我們預(yù)選角接觸球軸承B6901ZZ來(lái)計(jì)算。根據(jù)力學(xué)原理，加速扭矩等于機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角加速度的乘積，所以首先要計(jì)算所有部件的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量并折算到驅(qū)動(dòng)電機(jī)上。其中伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般應(yīng)用在要求高精度、高效率、高可靠性的運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合，而步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般應(yīng)用在要求比伺服電機(jī)稍低的場(chǎng)合。該固有頻率與絲杠的個(gè)臨界轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)，而絲杠的外徑與此固有頻率密切相關(guān)，因此需要進(jìn)行校核，確保絲杠在固有頻率（臨界轉(zhuǎn)速）以下運(yùn)行，即絲杠最高轉(zhuǎn)速不能超過(guò)其臨界轉(zhuǎn)速。計(jì)算最大軸向載荷的另一作用為：軸向載荷是汁算扭矩載荷的基礎(chǔ)，只有計(jì)算出軸向載荷后才能計(jì)算扭矩載荷，而扭矩載荷是進(jìn)行電機(jī)選型的重要依據(jù)。導(dǎo)程的計(jì)算與驅(qū)動(dòng)電機(jī)是否帶減速器有關(guān)，下面以典型的安裝情況 電機(jī)帶減速器通過(guò)彈性聯(lián)軸器與絲杠連接（即直聯(lián)）的情況為例，說(shuō)明導(dǎo)程的具體計(jì)算方法。4數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)Z軸選型 滾珠絲桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算選型載荷確定由solidworks重量計(jì)算功能確定，W=* x軸重量的確定查常用材料的摩擦系數(shù)，導(dǎo)軌接觸面的摩擦阻力 精度等級(jí)選定根據(jù)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)在具體使用場(chǎng)合所需要提供的定位精度（允許誤差）。選用MISUMI的HTUN625 S3M100，周長(zhǎng)625mm，齒距3mm，皮帶寬度10mm。，軸向負(fù)載50N，額定轉(zhuǎn)速3000r/min，雙列軸承計(jì)算公式為——軸承負(fù)載，動(dòng)態(tài)等效負(fù)載，N；——徑向負(fù)載，N；——軸向負(fù)載，N；X、Y——系數(shù)。根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)選用電機(jī)型號(hào)為松下MSMA102P1H，參數(shù)如下：額定轉(zhuǎn)速：3000r/min 最高轉(zhuǎn)速：6000r/min額定轉(zhuǎn)矩： 最高轉(zhuǎn)矩：額定輸出功率：3kw 慣量比：30倍以下 滾珠絲杠副的支承的設(shè)計(jì)滾珠絲杠副的支承為了獲得高精度、高剛度的進(jìn)給系統(tǒng)，不僅應(yīng)選用高精度、高剛度的滾珠絲杠副，而且必須十分重視滾珠絲杠支承的設(shè)計(jì)。 驅(qū)動(dòng)扭矩計(jì)算因?yàn)檫M(jìn)行電機(jī)選型時(shí)需要以電機(jī)所需的最大扭矩及扭矩的有效值為依據(jù)，所有需要對(duì)加速狀態(tài)下電機(jī)所需要的驅(qū)動(dòng)扭矩進(jìn)行計(jì)算。 電機(jī)的選型由于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)一般都用于精密的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，所以在使用滾珠絲杠機(jī)構(gòu)時(shí)，通常都通過(guò)伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)隨著絲杠轉(zhuǎn)速的提高，逐漸接近絲杠固有頻率時(shí)，滾珠絲杠機(jī)構(gòu)會(huì)發(fā)生共振而不能使用。 計(jì)算最大軸向載荷在一定的絲杠外徑下，絲杠有可能無(wú)法承受使用條件下的最大軸向載荷而發(fā)生彎曲，因此還必須對(duì)初選的絲杠外徑進(jìn)行軸向允許載荷校核，使絲杠直徑具有足夠的剛度，保證在最大軸向載荷下絲杠不會(huì)發(fā)生彎曲變形。 導(dǎo)程的計(jì)算和選定導(dǎo)程表示絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)螺母沿軸向移動(dòng)的距離，單位：mm。采用螺旋傳動(dòng)，計(jì)算滾珠絲杠副尺寸規(guī)格，接著進(jìn)行絲杠的校核并進(jìn)行精度等驗(yàn)算，根據(jù)計(jì)算的扭矩選擇伺服電機(jī)。并采用“雙推—支承”絲杠支承方式。聯(lián)軸器采用撓性聯(lián)軸器，它能補(bǔ)償因同軸度及垂直度誤差引起的“干涉”，不僅可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少噪聲，而且可以消除傳動(dòng)間隙，能減少中間環(huán)節(jié)帶來(lái)的傳動(dòng)誤差,提高傳動(dòng)剛度?；谶@些要求，本設(shè)計(jì)采用閉環(huán)控制方式，包含位置反饋環(huán)合速度反饋環(huán)閉環(huán)控制能夠較好地減小誤差，有利于提高機(jī)床性能. 進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)要求及傳動(dòng)類型的選擇 進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)要求數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)裝置的精度、靈敏度和穩(wěn)定性，將直接影響工件的加工精度。 進(jìn)給傳動(dòng)控制伺服系統(tǒng)的選擇開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床中最簡(jiǎn)單的伺服系統(tǒng)，執(zhí)行元件一般為步進(jìn)電機(jī)。2 進(jìn)給系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 機(jī)床的主要性能本設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，該車床主要用于小尺寸的軸類零件和盤(pán)類零件的精密加工。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已開(kāi)始采用高速、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。提高伺服系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性，對(duì)于數(shù)控機(jī)床具有重大意義，研究與開(kāi)發(fā)高性能的伺服系統(tǒng)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。而數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的提高首先依賴于進(jìn)給和主軸驅(qū)動(dòng)特性的改善以及功能的擴(kuò)大，為此數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等方面都有很高的要求。它由硬件和軟件組成。 伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)字控制，是一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)控制對(duì)象加以控制的一種方法。這些成功為中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的自行開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)[1]。目前世界數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量超過(guò)15萬(wàn)臺(tái)，品種超過(guò)1500多種[2]。1952年第一代數(shù)控系統(tǒng)——電子管數(shù)控系統(tǒng)的誕生?？刂平橘|(zhì)：以指令的形式記載各種加工信息；數(shù)控裝置：接受輸入的加工信息，經(jīng)數(shù)控裝置運(yùn)算處理，向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖；伺服系統(tǒng)：把數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械位移；用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和主軸伺服控制。機(jī)械系統(tǒng)：包括，主軸部分、進(jìn)給系統(tǒng)、刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置(ATC)、自動(dòng)托盤(pán)交換裝置(APC)等。20世紀(jì)50年代末，完全由固定布線的晶休管元器件電路所組成的第二代數(shù)控系統(tǒng)——晶體管數(shù)控系統(tǒng)被研制成功，取代了昂貴的、易壞的、難以推廣的電子管控制裝置。 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)狀況目前，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開(kāi)發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)期，也是由封閉型向開(kāi)放型過(guò)渡的時(shí)期。我國(guó)進(jìn)行改革開(kāi)放后，由于政策的開(kāi)放，使得金屬切削行業(yè)得以和世界上先進(jìn)的機(jī)床制造國(guó)家進(jìn)行技術(shù)交流，并通過(guò)引進(jìn)技術(shù)，到80年代初，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床進(jìn)入實(shí)用化階段，1991年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值數(shù)控化率為14．3%，到1997年數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率為24．5％。數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說(shuō)是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。硬件除計(jì)算機(jī)外，其外圍設(shè)備主要包括光電閱讀機(jī)、CRT、鍵盤(pán)、面板、機(jī)床接口等。伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。由于各種數(shù)控機(jī)床所完成的加工任務(wù)不同，它們對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但通?？筛爬橐韵聨追矫妫嚎赡孢\(yùn)行；速度范圍寬；具有足夠的傳動(dòng)剛度和高的速度穩(wěn)定性；快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。使伺服控制技術(shù)從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。該數(shù)控車床具有剛度高、排屑功能流暢、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低、傳動(dòng)效率高、精度保持性好、有效壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的精度較低，速度也受到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)性能的限制。為此，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿足:（1）傳動(dòng)精度高；（2）摩擦阻力?。唬?）運(yùn)動(dòng)部件慣量小。通過(guò)齒輪聯(lián)接 這種調(diào)整方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在齒輪的齒厚和周節(jié)變化的情況下,保持齒輪的無(wú)間隙嚙合；但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,軸向尺寸大、傳動(dòng)剛度低、傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，一般用于精度要求低的機(jī)床中?！半p推—支承”方式能夠避免絲杠自重引起的彎曲，以及高速回轉(zhuǎn)時(shí)自由端的晃動(dòng)，符合本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)條件。3 數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)X軸選型伺服進(jìn)給系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)行程 X軸：350mm Z軸：950mm進(jìn)給速度范圍 X軸：15000mm/min Z軸：15000mm/min快速移動(dòng)速度 X軸：12m/min Z軸：12m/min定位精度 X軸：： 滾珠絲桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算選型 載荷的確定載荷確定由solidworks重量計(jì)算功能確定，X軸：W=* 滑塊重量確定查常用材料的摩擦系數(shù)，導(dǎo)軌接觸面的摩擦阻力 精度等級(jí)選定根據(jù)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)在具體使用場(chǎng)合所需要提供的定位精度（允許誤差）。導(dǎo)程的計(jì)算與驅(qū)動(dòng)電機(jī)是否帶減速器有關(guān)，下面以典型的安裝情況 電機(jī)帶減速器通過(guò)彈性聯(lián)軸器與絲杠連接（即直聯(lián)）的情況為例，說(shuō)明導(dǎo)程的具體計(jì)算方法。因此首先要計(jì)算最大軸向載荷。該固有頻率與絲杠的個(gè)臨界轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)，而絲杠的外徑與此固有頻率密切相關(guān)，因此需要進(jìn)行校核，確保絲杠在固有頻率（臨界轉(zhuǎn)速）以下運(yùn)行，即絲杠最高轉(zhuǎn)速不能超過(guò)其臨界轉(zhuǎn)速。其中伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般應(yīng)用在要求高精度、高效率、高可靠性的運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合，而步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般應(yīng)用在要求比伺服電機(jī)稍低的場(chǎng)合。根據(jù)力學(xué)原理，加速扭矩等于機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角加速度的乘積，所以首先要計(jì)算所有部件的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量并折算到驅(qū)動(dòng)電機(jī)上。我們選擇的支撐結(jié)構(gòu)形式選用一端固定一端游動(dòng)的方式，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度、臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性低，設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲桿受拉伸。，所以X=1，Y=，再由基本額定壽命計(jì)算公式：——基本額定壽命，h；——基本動(dòng)態(tài)額定負(fù)載；——軸承負(fù)載，動(dòng)態(tài)等效負(fù)載，N；n——轉(zhuǎn)速，r/min。 導(dǎo)軌的選擇滑動(dòng)導(dǎo)軌覺(jué)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)床使用最廣泛的導(dǎo)軌形式。按照其具體長(zhǎng)度，對(duì)照不同等級(jí)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)程累積誤差表。假設(shè)電機(jī)所帶減速器的減速比為i。根據(jù)力學(xué)原理，可知各種工作情況下的軸向載荷最大是加速前進(jìn)時(shí)，此時(shí)m——負(fù)載滑塊的質(zhì)量，kg；a——負(fù)載滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度，m/s^2；——直線導(dǎo)軌副的摩擦系數(shù)，；f——導(dǎo)軌無(wú)載荷時(shí)的運(yùn)動(dòng)阻力，N。臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：——臨界轉(zhuǎn)速，r/min；E——楊氏彈性模量（通常情況下絲杠材料的）；J——絲桿斷面與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)的參數(shù)，——絲杠材料的密度（）；A——絲杠溝槽最小直徑所在剖面的面積，；——與安裝方式有關(guān)的系數(shù)，；②DN值絲杠允許轉(zhuǎn)速除不得超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速外，還必須不超過(guò)DN允許值所謂DN值是指絲杠公稱直徑（即滾珠中心位置所在圓的直徑）D與絲杠轉(zhuǎn)速N的乘積。使用伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)時(shí)，電機(jī)的選型方法和要求又有所區(qū)別?？傓D(zhuǎn)動(dòng)慣量包括絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、工作臺(tái)與工件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。，軸向負(fù)載120N，額定轉(zhuǎn)速3000r/min，計(jì)算公式為——軸承負(fù)載，動(dòng)態(tài)等效負(fù)載，N；——徑向負(fù)載，N；——軸向負(fù)載，N；X、Y——系數(shù)。 聯(lián)軸器傳動(dòng)的設(shè)計(jì)聯(lián)軸器用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。導(dǎo)軌上的摩擦面積為，作用于導(dǎo)軌面上的正壓力。 Solidworks有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，這使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。 圓柱頭螺釘 X軸滑塊的設(shè)計(jì) 依舊利用草圖拉伸命令，得到大體輪廓，然后再繪制細(xì)節(jié)， 絲杠的設(shè)計(jì)可以直接創(chuàng)建圓柱體，輸入?yún)?shù)也可草圖拉伸繪制。致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在許立福老師的指導(dǎo)下完成的。 this new PKM adopts redun