【正文】 大的合力在下工作臺(tái)，大小為 （）方向豎直朝下設(shè)工作臺(tái)的最大加速，則在平臺(tái)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，還將產(chǎn)生一個(gè)很大的軸向負(fù)載： （）由于主軸的反向作用力方向可以與水平面有的傾角，所以滾珠絲杠在機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，還會(huì)受到其在軸向方向的載荷。其大小為： （）考慮到工作臺(tái)的摩擦阻力，可以得到絲杠軸受到的最大動(dòng)載荷為 （）其中摩擦系數(shù)； 設(shè)絲杠在加速時(shí)的時(shí)間比為10%，受加工反作用力的時(shí)間比為70%，故絲杠受的平均動(dòng)載荷為 （）因?yàn)闈L珠絲杠需要正反轉(zhuǎn)換向，在滾珠絲杠換向時(shí)，易因反向間隙造成回轉(zhuǎn)誤差，影響運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，所以需要對(duì)滾珠螺母進(jìn)行預(yù)壓?？梢圆捎煤筒⒙?lián)軸一樣的過(guò)的鋼珠預(yù)壓方式，消減回轉(zhuǎn)誤差。預(yù)壓力為 （）在預(yù)壓力負(fù)載下滾珠絲杠的軸向負(fù)載為 （）預(yù)期壽命校核：機(jī)床每天工作12小時(shí)，一年工作350天，額定工作年限為20年，其中工作臺(tái)的使用時(shí)間比為90%，則預(yù)期壽命為： （）滾珠絲杠的軸向尺寸已經(jīng)確定大于2200mm，對(duì)于這個(gè)長(zhǎng)度的滾珠絲杠導(dǎo)程一般都大于10mm，故取導(dǎo)程。在機(jī)床工作時(shí)，工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)存在快速移動(dòng)和慢速走刀兩種方式，設(shè)快速運(yùn)動(dòng)的速度為，時(shí)間比為20%；慢速走刀的速度為，所占時(shí)間比為80%。因此，絲杠的平均伸縮速度為 （）以導(dǎo)程為，計(jì)算滾珠絲杠的平均回轉(zhuǎn)速度為 （）由壽命計(jì)算公式[10]知 （）代入數(shù)據(jù)得 （）為動(dòng)負(fù)載，應(yīng)該滿足條件 （）C為額定動(dòng)負(fù)載根據(jù)工作條件，查看《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取絲杠：FDV26310B3型滾珠絲杠[21]，絲杠的總長(zhǎng)度為2800mm，螺紋副部分的長(zhǎng)度為2550mm。表42 絲杠主要參數(shù)（默認(rèn)單位mm）公稱外徑導(dǎo)程PCD珠徑根徑剛性K(kgf/um)6310305螺母直徑螺母長(zhǎng)度法蘭直徑法拉厚度動(dòng)負(fù)載C(N)靜負(fù)載（N）90258132209258033556滿足條件：； （）故選擇的滾珠絲杠符合要求。由之前滾珠絲杠的校核結(jié)構(gòu)結(jié)果知：導(dǎo)程為10mm,快速移動(dòng)速度為30m/s，得滾珠絲杠的最大轉(zhuǎn)速為： （）絲杠扭矩的計(jì)算，絲杠為順序切削，即轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，由計(jì)算公式得： （）式中： ——轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械效率，——絲杠的最大軸向負(fù)載，N——絲杠旋轉(zhuǎn)的最大扭矩，查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，保證電機(jī)的輸出的額定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速大于絲杠所需要的值，保證絲杠的運(yùn)轉(zhuǎn)。選取MDMA3KW中慣量交流伺服電機(jī)[11]，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為，最大轉(zhuǎn)矩為，額定轉(zhuǎn)速為，最高轉(zhuǎn)速為，都符合要求。第一級(jí)工作臺(tái)的滾珠絲杠，長(zhǎng)度為2800mm，其中螺紋副的長(zhǎng)度為2550mm，額定的驅(qū)動(dòng)距離為2200mm，最大驅(qū)動(dòng)距離為2250mm。絲杠的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而且絲杠的主要承受的載荷為軸向，所以絲杠采用一端固定，一端支撐的方式。固定端為兩個(gè)背對(duì)背的圓錐滾珠軸承，支撐端為為一對(duì)深溝球軸承。圓錐滾子軸承為：32210，內(nèi)徑為50mm，外徑90mm，軸向厚度為25mm；深溝球軸承為：6210，內(nèi)徑為50mm，外徑90mm，軸向厚度為20mm。絲杠軸的軸承主要承擔(dān)絲杠自身的重量和絲杠工作時(shí)的軸向負(fù)載。，按60kg計(jì)算起重力為600N。因?yàn)?，滾珠絲杠的支撐端和固定端承受的豎直載荷一樣，但是固定端還要承受比豎直載荷大的多的軸向載荷，因此固定端的兩個(gè)圓錐滾珠軸承時(shí)危險(xiǎn)端，需要校核。由于兩端的軸承到絲杠的距離基本上一樣，所以兩個(gè)軸承承受的重力載荷基本一致，如圖46所示。 （）假設(shè)兩個(gè)軸承的徑向載荷一致，則 （）絲杠軸受到的最大軸向載荷為 （）其中摩擦系數(shù)； 圖46軸承受力分析首先計(jì)算軸的軸向力，查表得，軸承2的內(nèi)部軸向力分別為 （） （）因?yàn)楹偷姆较蛞恢?，則 （）顯然，因此軸有向右移的趨勢(shì)，但是受到力平衡不能移動(dòng)，故兩個(gè)軸承的軸向力分別為 （） （）因此只需要校核軸承1，因?yàn)檩S承1受到的徑向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸向力，所以不考慮徑向的負(fù)載。即 （）故當(dāng)量動(dòng)載荷為 （） （）因，所以只計(jì)算軸承1壽命壽命校核：軸承由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得：額定動(dòng)載荷，要求軸承使用壽命大于72000h。故軸承壽命為： （）——溫度系數(shù)，——載荷系數(shù)，故此軸承滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而其他軸承也符合要求。 本章小結(jié)通過(guò)對(duì)直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、軸承和電機(jī)的選型和校核，確定了2維工作臺(tái)的具體尺寸，進(jìn)而完成了工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，如圖47所示。對(duì)設(shè)計(jì)的二維工作臺(tái)用PROE軟件進(jìn)行仿真，根據(jù)仿真驗(yàn)證出平動(dòng)工作臺(tái)的主要參數(shù)見表43。圖47 二維工作臺(tái)表43 二維工作臺(tái)的主要參數(shù)1級(jí)工作臺(tái)的移動(dòng)范圍1600mm2級(jí)工作臺(tái)的移動(dòng)范圍2250mm最大加速度快速移動(dòng)速度30m/s工作臺(tái)整體尺寸3000mm2160mm結(jié)合之前并聯(lián)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，完成了對(duì)整個(gè)主軸裝夾機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，如圖48所示。圖48主軸裝夾機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)論結(jié) 論本論文主要針對(duì)大型螺旋槳（直徑大于4m）的結(jié)構(gòu)、加工特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種能夠同時(shí)加工兩個(gè)自由曲面的雙面加工銑床的結(jié)構(gòu)部分。銑床可以通過(guò)一次裝夾，完成對(duì)螺旋槳所有槳葉的機(jī)械加工。主要成果：完成了機(jī)床的工作原理和總體方案設(shè)計(jì)，確定了機(jī)床主要部件的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)床的整體布局；并且在此基礎(chǔ)上完成了主軸裝夾機(jī)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)，其由一個(gè)二維平動(dòng)工作臺(tái)和一個(gè)3軸并聯(lián)工作臺(tái)組成，能夠做5個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)螺旋槳槳葉自由曲面的加工。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用pore軟件對(duì)機(jī)床進(jìn)行了3維仿真，通過(guò)仿真對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證和優(yōu)化。本論文基本達(dá)到了預(yù)期的目的，完成了銑床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要部分，因?yàn)橹皼]有這種機(jī)床，所以在工作原理和整體布局方面做了很多分析，另外由于經(jīng)驗(yàn)較少，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還有一定缺陷。論文研究的不足之處：由于之前沒有這種機(jī)床，本論文只是對(duì)螺旋槳雙面加工銑床進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且是根據(jù)理論分析得到的，需要通過(guò)具體的試驗(yàn)來(lái)修正或驗(yàn)證。同時(shí)由于個(gè)人能力和經(jīng)驗(yàn)有限，不涉及對(duì)螺旋槳雙面加工銑床的電路控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 楊延峰. 船用螺旋槳曲面造型及五軸數(shù)控加工刀位規(guī)劃[D]. 大連: .[2] 陳文家. 并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀和展望[J]. 機(jī)電工程, 2001, 8(1): 7478.[3] 符祚鋼. 船用工業(yè)現(xiàn)代化[J]. 中國(guó)機(jī)床工具工業(yè), 2005, 13(4): 2328.[4] 喬雁龍. 混聯(lián)機(jī)床的數(shù)控加工程序處理方法的研究及其模塊的開發(fā)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.[5] 彭中波. 混聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定及其開放式數(shù)控系統(tǒng)研究[D]. 陜西: 西安理工大學(xué), 2004.[6] 周仁和. 3RPS并聯(lián)機(jī)器人及其變型2RPS+PSR并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)性能研究[D]. 南京: 南京理工大學(xué), 2007.[7] 姚裕. 球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)SPM的運(yùn)動(dòng)學(xué)及其工作空間研究[D]. 南京: 南京航天航空大學(xué), 2001.[8] 徐敏. 機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用[M]. 沈陽(yáng): 洪都科技, 2007.[9] 秦貞冬. 七軸并聯(lián)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)[D]. 武漢: 華中科技大學(xué), 2008.[10] 陳大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.[11] 松下公司. 伺服電機(jī)產(chǎn)品選用手冊(cè)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.[12] 馬海濤. 基于Pro/E并聯(lián)機(jī)床后置處理研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱理工大學(xué), 2005.[13] 劉軍山. 車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床方案設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真分析[D]. 陜西: 西安理工大學(xué), 2001.[14] 卿建喜. 冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與驅(qū)動(dòng)優(yōu)化研究[D]. 北京: 北京工業(yè)大學(xué), 2009.[15] 張祥. 一種新型三自由度并聯(lián)機(jī)床的分析與設(shè)計(jì)[D]. 河北: 燕山大學(xué), 2006.[16] 劉陽(yáng). 虛軸機(jī)床的發(fā)展與展望[J]. 2003, 34(7): 1820.[17] 丁學(xué)明. 一種空間三自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)床研究[D]. 南京: 南京航空航天大學(xué), 2002.[18] C. M. Evertsson. M. Optimal Trajectroy Planning for New Type Parallel Machine Tool [J]. Electronic Science And Technology, 2003, 32: 13551361.[19] C. M. Evertsson. R. A Method of Fast Interference Inspection for Parallel Machine Tool[J]. Electronic Science And Technology, 2005, 24(2): 199214.[20] 姜兵. 6PSS并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)理論與方法[D]. 天津: 天津大學(xué), 2000.[21] 陸敏智. 6THHT并聯(lián)機(jī)器人的多傳感器測(cè)控系統(tǒng)研究[D]. 南京: 南京理工大學(xué), 2006.[22] 倪田榮. 面向新型并聯(lián)機(jī)床的CNC系統(tǒng)[D]. 四川: 電子科技大學(xué), 2003.[23] 屈健康. 磨具自由曲面剖光機(jī)器人設(shè)計(jì)與仿真[D]. 陜西: 西北工業(yè)大學(xué), 2006.[24] 段希祥. 基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的線接觸回轉(zhuǎn)銑削加工的研究[D]. 陜西: 西北工業(yè)大學(xué), 2008.[25] 張署. 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.致謝致 謝在畢業(yè)論文即將完成之際，四年緊張而又充實(shí)的大學(xué)生活即將結(jié)束。在這期間，我得到了很多老師、同學(xué)和朋友無(wú)私的幫助和關(guān)懷。在此，我要向最親愛的你們表示最誠(chéng)摯的感謝！首先要感謝我的指導(dǎo)老師——張慧鵬老師和董芬老師，感謝您為我提供了這個(gè)課題，讓我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面有了一個(gè)綜合的認(rèn)識(shí)和提高。張老師為人師表，極具耐心與責(zé)任心，在論文的撰寫整個(gè)過(guò)程中，張老師花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力給予了悉心的指導(dǎo)。在此，謹(jǐn)向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡母兄x!其次，非常感謝機(jī)電工程系所有培養(yǎng)過(guò)我的全體老師們，是你們的辛勤教誨為我畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)功底，讓我順利通過(guò)了大學(xué)的學(xué)習(xí)。感謝0902班的所有同窗好友，感謝你們對(duì)我學(xué)業(yè)、生活上的幫助與關(guān)懷！同時(shí)格外感謝論文小組里的同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)又一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。最后，感謝遠(yuǎn)在外地的父母，一直以來(lái)是您們?cè)谖镔|(zhì)和精神上的大力支持，讓我前進(jìn)的道路走的如此平坦，無(wú)以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。 一路走來(lái)，需要感謝的人太多，實(shí)在不是簡(jiǎn)單的幾行文字就能表達(dá)和承載的。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過(guò)我的人！3