【正文】 .................... 15 規(guī)格型號(hào)的初選 ....................................... 16 傳動(dòng)效率的計(jì)算 ....................................... 17 剛度的驗(yàn)算 ........................................... 17 穩(wěn)定性的校驗(yàn) ......................................... 19 滾珠絲杠總長度的確定 ................................. 20 滾動(dòng)軸承的選用 ............................................. 20 基本額定載荷 ......................................... 20 滾動(dòng)軸承的選擇 ....................................... 20 軸承的校核 ........................................... 22 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 ..................................... 22 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 ....................... 22 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 ..................... 24 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)尺寸 ....................................... 27 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 ............ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第四章 并聯(lián)機(jī)床前景展望 ........................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。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)。此后，英國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)測量機(jī)和加工中心。 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)。 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。 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)荷小 ； （ 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。 此類型并聯(lián)機(jī)床主要零部件包括步進(jìn)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。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 23所示。5 ?? BOB 。 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。11 100 100 100 0 0 0 0 1 1 1P T P??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? (2— 2) 其中01??????????以及1?????????????分別表示和的齊次坐標(biāo)， 參考《工業(yè)機(jī)器人》第二版22[9]。Pi 到 iC 的距離 BiS ， 39。i iD PXX? ， 39。 2 2 2( ) ( ) ( )i i i ii i iC i i B B BP P PS P B X X Y Y Z Z? ? ? ? ? ? ? (2— 4) 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得： 1 ? ； 2 ? ； 3 ? ； 4 ? ； 5 ? ； 6 ? ③ 求各軸上滑塊的移動(dòng)量： iii C BS S S? ? ? (2— 5) 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得： 1 5 6 3 .9 9 5 0 9 .7 2 5 4 .7 2S? ? ? ? 2 5 8 1 .2 7 5 0 9 .7 2 7 2S? ? ? ? 11 3 6 9 1 .4 6 5 0 9 .7 2 1 8 2 .1 3S? ? ? ? 4 3 5 2 .5 1 5 0 9 .7 2 1 5 6 .7 6S? ? ? ? ? 5 4 4 5 .8 5 0 9 .7 2 6 3 .4 7S? ? ? ? ? 6 5 3 6 .8 2 5 0 9 .7 2 2 7 .5 5S? ? ? ? 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)。6 ( 2 1 . 5 9 , 1 0 5 . 0 2 , 1 3 0 . 7 6 )P ②求 39。 綜上計(jì)算結(jié)果可知，滑塊的最大位移量為 ,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。 從左邊的幾何圖可以看出： 3 2 4 . 0 3a r c c o s a r c c o s 5 65 0 9 . 2 6 9iiiiPDPB? ? ? ? ? (2— 9) ① 豎直方向最大工作載荷為： 0 670 10 768mzF F G N? ? ? ? ? ? （ 2— 10) ② 折算到滾珠絲杠上的最大工作載荷： 0 1205c o s 5 6mm FFN??? (2— 11) 圖 25 幾何圖 最大動(dòng)載荷的計(jì)算 選用滾珠絲杠副的直徑 d 時(shí)，必須保證在一定軸向載荷作用下，絲杠在回轉(zhuǎn) 100萬轉(zhuǎn)（ 106轉(zhuǎn)）后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。 其中 2 2 22 203 . 1 4 3 1 444dS m m?? ? ? ?；（絲杠的底徑，按照《機(jī)電裝備設(shè)計(jì)》 136頁[8]，取 d=20mm）。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 根據(jù)指導(dǎo)書 61 頁 [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 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 H K H?? ? ? ? 27 根據(jù)初選型號(hào)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性曲線（圖 29）， m a x ff 頻率下對(duì)應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 max N m? 。 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》 51 頁聯(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]=。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 QA9wkxFyeQ^!djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3tnGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。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間隙傳動(dòng)聯(lián)軸器。 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》 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? 。 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。 1 0 39。 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》第 37頁滾珠絲杠副的計(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]。39。4 ( 3 9 .4 4 , 3 .0 0 , 1 1 0 .7 9 )P ?? 39。 39。Z 軸，所以 iD 與 39。5P (3 9 .4 4 ,1 9 4 .6 6 ,1 4 2 .2 1) 39。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書技術(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