【正文】 place operations at high speed at SFB in German, In 2001, another 2DOF TPR has been proposed for the conceptual design of a 5axis machine tool, The structure, kinematics and dynamics of the TPR were discussed in de tail, Recently, a 2DOF TPR with revolute actuators was introduced^. The TPR presented in Ref. [4] has been used in the design of a planer machine tool with a gantry structure instead of a traditional one with serial chains to improve its stiffness and inertia characteristics. However* all of these TPRs consist of at least of one parallelogram, which increases the difficulty of manufacturing and affects the accuracy.This paper introduces a novel planar translational parallel robot with simple kinematic structure. The robot can position an objective with constant orientation. Some kinematic problems, such as inverse and forward kinematics, workspace and singularity are discussed.1 Description of the 2DOF TPR and its topological architectures Architecture descriptionThe novel 2DOF translational parallel robot and its schematic are shown in Fig. 1. The endeffector of the robot is connected to the base by two kinematic legs 1 and 2. Leg 1 consists of three revolute joints and leg 2 two revolute joints and one cylinder joint, or three re volute joints and one prismatic joint In each leg, the re volute joints are parallel to each other. The axes of the revolute joints in leg 1 are normal to those of the joints in leg 2. The two joints attached to the endeffector are put in the adjacent sides of a square. The kinematic chain of the robot is denoted as RRRRRC (Ccylinder joint) or RRRRRRP, One may see that, if the P joint is fixed, the robot is actually the famous Sarrus mechanism.As introduced previously，other TPRs have at least one parallelogram in their structures. The TPR proposed here has no parallelogram. This makes the manufacturing easier. However, pared with the TPRs presented in Refs. [9,10]，the TPR studied here has some disadvantages. For example, the performance of the new TPR is not symmetric in its workspace. Additionally, the new TPR is likely to need more occupying space.(a) the CAD model (b) the schematic The 2DOF translational parallel robot CapabilityHere, an expression like is used to describe the capability of an object j. In , and express the translation and rotation of the object, respectively. If an element in is equal to 0, there is no such a translation or rotation. If it is equal to 1, there is the capability. For example, means that the object has no translation along the xaxis。這個(gè)問題需要在以后的時(shí)間里，學(xué)習(xí)更多知識(shí)來有效解決。盡管本設(shè)計(jì)的研究的已經(jīng)完成，但是，還有部分問題還要通過以后的學(xué)習(xí)、研究，做進(jìn)一步的鉆研完善。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)大學(xué)這幾年所學(xué)的知識(shí)學(xué)會(huì)系統(tǒng)的運(yùn)用，同時(shí)更深刻的掌握了常用機(jī)械零部件、機(jī)械傳動(dòng)和簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)計(jì)過程和進(jìn)行方法，也培養(yǎng)了在正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題解決問題的能力，特別是整體設(shè)計(jì)和零部件設(shè)計(jì)的能力及運(yùn)用Pro/E三維造型軟件繪圖，學(xué)到了很多知識(shí)。第9～10周，這段時(shí)間主要工作是對(duì)所有的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行完善，使自己的設(shè)計(jì)的內(nèi)容更加嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，并且整理所有的設(shè)計(jì)資料，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫。通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)二自由度的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，將其分為兩大部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)在Pro/E三維造型軟件中完成了整個(gè)二自由度并聯(lián)機(jī)器人的三維實(shí)體造型。最后按照學(xué)校給的工作安排，完成并提交畢業(yè)設(shè)計(jì)的開題報(bào)告。同時(shí)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，驗(yàn)證了并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)實(shí)際工作空間和運(yùn)動(dòng)情況，建立了并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的靜剛度模型，利用Ansys有限元軟件分析出主要部件的剛度情況。 輸入軸有限元分析結(jié)果圖 輸入連桿有限元分析結(jié)果圖8 總結(jié)與展望二自由度并聯(lián)機(jī)器人因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力強(qiáng)、精度高、剛性和動(dòng)態(tài)性能好以及控制容易，所以在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的前景。通過分析結(jié)果得知，承重軸在承受50N力的情況下， e5mm。軟件提供了100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。（結(jié)合瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析可以實(shí)現(xiàn)非線性屈曲分析。譜分析是模態(tài)分析的擴(kuò)展，用于計(jì)算由于隨機(jī)振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變。除了通用的結(jié)構(gòu)分析模塊之外，Ansys還提供了土木工程專用包Ansys/CivilFEM，用來研究鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土及巖土結(jié)構(gòu)的特性，如房屋、橋梁、大壩、洞室與隧道建筑，地下建筑物的受力、變形、穩(wěn)定性及地震響應(yīng)等情況。有限元方法技術(shù)經(jīng)過50年的發(fā)展，已經(jīng)具備了完整的求解策略和適合大部分情況的解算方法，發(fā)展成熟的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)技術(shù)；有限元方法和技術(shù)己經(jīng)成為當(dāng)今科學(xué)與工程分析的重要方法，是計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)的基本理論、設(shè)計(jì)技術(shù)的主要手段，它早已跨出航空航天，進(jìn)入機(jī)械、橋梁土木建筑、造船等行業(yè)并獲得廣泛應(yīng)用，而且從傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)、固體力學(xué)領(lǐng)域流體力學(xué)等各方面滲透。 Pro/E軟件環(huán)境下的機(jī)架機(jī)構(gòu)三視圖 機(jī)架結(jié)構(gòu)部件圖。因?yàn)檫B桿根部所受的應(yīng)力較大，所以連桿設(shè)計(jì)成根部截面比較大，使得剛度更強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更加合理。另外，由于AutoCAD對(duì)數(shù)據(jù)格式和圖像格式的識(shí)別能力，在Pro/E中可以很容易地讀取AutoCAD的二維圖形作為拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混成的草圖；同時(shí)AutoCAD在我國(guó)的普及率很高，許多人對(duì)它都十分熟悉，而且很多企業(yè)早期的圖檔都是在AutoCAD中作的，因此可以使用已有的AutoCAD二維圖形作為Pro/E 三維造型時(shí)的草圖，進(jìn)行三維轉(zhuǎn)換，也可以使用AutoCAD來為Pro/E繪制草圖，從而避免重復(fù)勞動(dòng)和有效地利用已有資源。因此在工程實(shí)踐中，二維工程圖作為重要的技術(shù)文檔是必不可少的。雖然AutoCAD本身的功能集已經(jīng)足以協(xié)助用戶完成各種設(shè)計(jì)工作，但用戶還可以通過Autodesk以及數(shù)千家軟件開發(fā)商開發(fā)的五千多種應(yīng)用軟件把AutoCAD改造成為滿足各專業(yè)領(lǐng)域的專用設(shè)計(jì)工具。AutoCAD軟件具有如下特點(diǎn)：。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)得以動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)在用戶的視覺當(dāng)中， 錄像捕獲。我這里設(shè)置成同時(shí)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)停止。驅(qū)動(dòng)圖元以橙色加亮，參照?qǐng)D元以綠色加亮。下面介紹二自由度機(jī)器人動(dòng)態(tài)仿真的大致步驟。然后在上面支架部分，安裝電機(jī)座和軸承座。對(duì)于待設(shè)計(jì)與分析的研究對(duì)象來說，運(yùn)動(dòng)仿真是在裝配實(shí)現(xiàn)以后進(jìn)行的，通過運(yùn)動(dòng)仿真我們可以收獲以下成果：；，對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行改進(jìn)；、分析整個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)合理性，對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供了依據(jù)。使用角件加固連接，使支架更加穩(wěn)固，可靠性更高。：由于制作過程簡(jiǎn)單，可節(jié)省大量工時(shí)成本；尤其是在由于制作錯(cuò)誤而返工時(shí)，比使用傳統(tǒng)材料可節(jié)省幾倍的工時(shí)。軸承定位分別采用軸套和軸承端蓋及軸肩和箱體軸承孔，選取GB/T 2761994_61800型深溝球軸承，參數(shù)如下基本尺寸：dDB=10mm19mm5mm基本額定動(dòng)載荷：Cr=基本額定靜載荷：C0r=由于軸承軸向?qū)挾?mm，根據(jù)實(shí)際裝配，軸段2長(zhǎng)度取l2=5mm。兩端均采用軸承與端蓋的配合定位。 連桿結(jié)構(gòu) 雙軸承螺栓固定初始值：通過設(shè)計(jì)需求，擬定輸入軸上的功率P1=55w，轉(zhuǎn)速n1=360r/min初定軸的最小直徑：選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，C=107~118，取C=115，于是初步估算軸的最小直徑取。轉(zhuǎn)矩?？紤]到五桿機(jī)構(gòu)重心偏向右側(cè)，右側(cè)所需力矩大于左側(cè)，在這里，左側(cè)選擇56BYG250CBASSBL0241，右側(cè)選擇56BYG250CSASSBL0241。 美國(guó)PTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAM/CAE領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)僅提供繪圖工具不同，Pro/E提供了一套完整的機(jī)械產(chǎn)品解決方案，包括工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工制造、機(jī)構(gòu)分析、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)管理，甚至包括了產(chǎn)品生命周期，是多項(xiàng)技術(shù)的集成產(chǎn)品。 Pro/E軟件簡(jiǎn)介Pro/E是美國(guó)Parametric Technology Corporation (簡(jiǎn)稱PTC)公司的重要產(chǎn)品。作用在五桿機(jī)構(gòu)上的主動(dòng)力分別有阻力F，兩驅(qū)動(dòng)力矩、。以構(gòu)件、的角位移、為獨(dú)立變量可構(gòu)成完整的多剛體系統(tǒng)，Kane方程用廣義速率、來描述系統(tǒng)。通過Pro/E仿真模擬可以得到速度與加速的值下圖，、為空間3個(gè)方向的單位矢量. 已知各桿桿長(zhǎng)為 、和,假設(shè)質(zhì)心位置處于桿長(zhǎng)的1/2處，載荷 F作用在C點(diǎn)處,，大小不變，方向與 C點(diǎn)的速度方向相反.，且已知主動(dòng)件 (兩連架桿 )的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，構(gòu)件的質(zhì)量和繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由式（）和式（）聯(lián)立可得 （）令，并將其帶入式（），可得則，有兩組解。，L1=243mm，L2=237mm，L3=175mm，L4=195mm，L5=690mm。在上述約束條件下，驅(qū)動(dòng)LL2以及AD與水平軸的垂直距離H有了取值方向，考慮到實(shí)際情況中，桿間角度不宜過小，甚至干涉。作圖步驟：建立200180mm2的矩形ABCD，使AB=CD=180mm，考慮到工作面是個(gè)三角形，估ABCD向右平移25mm得到L2端點(diǎn)的工作空間。3二自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析根據(jù)平面連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和已知的工作空間參數(shù)200180mm，經(jīng)過計(jì)算、分析，設(shè)定其他已知參數(shù)，如兩電機(jī)間距、初始位置以及主動(dòng)桿件的擺角范圍等，求解連桿長(zhǎng)度。系統(tǒng)的主體部分是一個(gè)二自由度的類五桿機(jī)構(gòu)，由于其特殊的結(jié)構(gòu)，它具有以下特點(diǎn)：，四根連桿近似成對(duì)稱分布，便于加工、裝配和保證配精度要求。 二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖移動(dòng)架的主體部分是由主動(dòng)連桿和中間連桿組成的。最后指出了本高剛度兩自由度平移運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用。第3部分在機(jī)構(gòu)尺寸模型的基礎(chǔ)上，詳細(xì)地討論了有效工作空間的形狀，面積大小與機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系，求出機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)的等效桿長(zhǎng)，并在Pro/E軟件環(huán)境下，建立模型，通過計(jì)算、仿真優(yōu)化機(jī)構(gòu)尺寸。在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)器人工作空間進(jìn)行詳細(xì)分析，研究工作空間的區(qū)域，面積與機(jī)構(gòu)尺寸間的關(guān)系，并根據(jù)各項(xiàng)性能跟機(jī)器人機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系，進(jìn)行并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這些少自由度機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)，大大豐富了并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)理，拓寬了這些新機(jī)犁的應(yīng)用前景。因此，近年來一些少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)成為新的研究熱點(diǎn)，少自由度機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低等特點(diǎn)，在實(shí)際領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。80年代以來世界各國(guó)紛紛開展基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)器人的研