并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析【開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　1 選題的背景與意義</p><p>　　1.1 選題的背景</p><p>　　拋光技術(shù)，又稱鏡面加工，是制造平坦而且加工變層很

2、小，沒(méi)有擦痕的平面加工工藝。作為一種加工工藝，拋光不僅僅能增加工件的美觀性，而且能改善材料表面的耐磨性、腐蝕性及獲得特殊性能。在電子設(shè)備、精密機(jī)械、儀器儀表、醫(yī)療器械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。</p><p>　　傳統(tǒng)的模具加工中，拋光往往作為精加工的最后一道工序，其主要目的是降低工件表面的粗糙度，同時(shí)在一定程度上去除模具在成型時(shí)形成的凹凸層及裂紋層，并修復(fù)共建表面的面型誤差，從而達(dá)到要求的形狀、尺寸、位置精度和表面粗糙度

3、。</p><p>　　傳統(tǒng)的拋光機(jī)床往往采用串聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)，即采用由床身、立柱、主軸箱和工作臺(tái)等部件串聯(lián)而成的正交結(jié)構(gòu)。串聯(lián)機(jī)床采用非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)布局，這可能會(huì)導(dǎo)致受力與受熱變形的不均勻；誤差也會(huì)隨著各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的誤差累計(jì)；部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大型部件的模塊化程度低；運(yùn)動(dòng)部件重量大，不利于高速加工；封閉式結(jié)構(gòu)，難以實(shí)現(xiàn)大型構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)加工。為了更好地解決并聯(lián)機(jī)床工作中的不足，我們引入一個(gè)新的概念--并聯(lián)機(jī)床。</p

4、><p>　　并聯(lián)機(jī)床是上個(gè)世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的一種新型數(shù)控加工設(shè)備。它實(shí)質(zhì)上是一種現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)與機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其原型是并聯(lián)機(jī)器人。從1965年德國(guó)的Stewart提出將并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)用于航空模擬器上，到1975年澳大利亞著名學(xué)者Hunt將并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)用于機(jī)器人結(jié)構(gòu)，到1994年美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床展上美國(guó)的Giddings&Lewis公司首次展出名為Variax型并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床，從94年以后至今，并聯(lián)

5、機(jī)床一直都是國(guó)際機(jī)床界研究的一個(gè)熱點(diǎn)。</p><p>　　而在我國(guó)，當(dāng)今并聯(lián)機(jī)床的研究和發(fā)展與世界幾乎同步。94年的并聯(lián)機(jī)床在國(guó)際上展出之后，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了很多高校和科研單位紛紛投入力量開(kāi)始進(jìn)行研究。并且在98年的北京機(jī)床展上，展出了由天津大學(xué)和清華大學(xué)聯(lián)合研制的我國(guó)第一臺(tái)并聯(lián)機(jī)床的原型樣機(jī)-- VAMT1Y。</p><p>　　無(wú)論在結(jié)構(gòu)上還是在功能實(shí)現(xiàn)上，并聯(lián)機(jī)床都是一種新型結(jié)構(gòu)。這種

6、結(jié)構(gòu)具有精度高、剛度大、慣性小、承載能力高、運(yùn)動(dòng)反解模型簡(jiǎn)單、操作速度高、易于控制等特點(diǎn)。因此，其應(yīng)用范圍從最初的飛行模擬器到近幾年的宇宙飛船空間對(duì)節(jié)器、精密操作微動(dòng)機(jī)器人以及虛擬軸加工車床等。</p><p>　　1.2 選題的意義</p><p>　　本次課題的主要內(nèi)容是對(duì)并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析，實(shí)驗(yàn)是對(duì)座椅底架的表面粗拋。應(yīng)該說(shuō)，加工的精度要求并不高。</p>&l

7、t;p>　　但是，對(duì)于其他類似自由曲面研拋的研究，特別是智能化精密加工技術(shù)的研究，它的高低標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，顯示了一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的綜合實(shí)力。而且，智能化精密加工技術(shù)的研究?jī)?nèi)容和預(yù)期研究結(jié)果，不僅可能主導(dǎo)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，在國(guó)際市場(chǎng)也很有競(jìng)爭(zhēng)力，具有廣泛的市場(chǎng)前景。我國(guó)正在成為一個(gè)經(jīng)濟(jì)大國(guó)，也正在逐步成為一個(gè)科技大國(guó)，在該領(lǐng)域的研究和掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，對(duì)于學(xué)術(shù)研究和國(guó)防現(xiàn)代化以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有巨大

8、的意義。</p><p>　　2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題：</p><p>　　2.1 本課題研究的基本內(nèi)容包括：</p><p><b>　　（1）整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　該單元的研究主要內(nèi)容有：整個(gè)框架的基本組成結(jié)構(gòu)，外部導(dǎo)軌的位置及數(shù)量安排，平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式。</p>&

9、lt;p>　　通過(guò)對(duì)課題要求、實(shí)驗(yàn)對(duì)象的分析，確定這個(gè)機(jī)構(gòu)框架的具體組成，各導(dǎo)軌之間的角度安排，外部導(dǎo)軌鏈接、運(yùn)動(dòng)形式，以及平臺(tái)可以達(dá)到的運(yùn)動(dòng)效果。</p><p><b>　　（2）平臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　該單元的研究主要內(nèi)容有：平臺(tái)與連桿的連接設(shè)計(jì)，平臺(tái)尺寸及形狀的設(shè)計(jì)，平臺(tái)與電動(dòng)機(jī)之間的連接設(shè)計(jì)。</p><p>

10、　　根據(jù)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)特性，確定平臺(tái)與連桿之間的鉸鏈機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，平臺(tái)與電機(jī)之間的連接組合設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）單個(gè)鉸鏈滑軌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　該單元的研究?jī)?nèi)容主要有：連桿與連接裝置的連接設(shè)計(jì)，導(dǎo)軌與連接裝置的組合設(shè)計(jì)。</p><p>　　主要解決連桿、連接裝置、導(dǎo)軌之間的組合設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2 本課題擬解決

11、的主要問(wèn)題包括：</p><p>　?。?）整個(gè)機(jī)構(gòu)由滑軌、平臺(tái)、電機(jī)等組成，各部分相互組合和運(yùn)動(dòng)；</p><p>　?。?）電動(dòng)機(jī)安裝在平臺(tái)上，平臺(tái)與連桿連接；</p><p>　　（3）滑軌通過(guò)連接裝置帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)的方式。</p><p>　　3 研究的方法與技術(shù)路線：</p><p>　　3．1

12、本課題研究的方法：</p><p>　　通過(guò)收集和分析國(guó)內(nèi)外近三年來(lái)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的文獻(xiàn)，分析其中的關(guān)鍵技術(shù)和存在的問(wèn)題，結(jié)合本課題研究的實(shí)力對(duì)象及工作要求，總結(jié)和設(shè)計(jì)適合本實(shí)驗(yàn)課題的并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)。</p><p>　　3．2 本課題研究的技術(shù)路線：</p><p>　　本課題的研究基本內(nèi)容包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、平臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、單個(gè)鉸鏈滑軌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p>&

13、lt;p><b>　　主要的技術(shù)路線：</b></p><p>　　1）整個(gè)機(jī)構(gòu)包括四個(gè)絲杠直線導(dǎo)軌，兩兩呈90度，垂直于水平面。每根絲杠上都有一個(gè)連接裝置，并各通過(guò)一根等長(zhǎng)的連桿與位于四個(gè)導(dǎo)軌幾何中心的一個(gè)平臺(tái)連接。平臺(tái)初始狀態(tài)為水平，上面通過(guò)簡(jiǎn)單機(jī)械零件連接一個(gè)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)軸的延伸部分連著一個(gè)拋光輪。工作時(shí)，其中的幾個(gè)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連接桿傳遞運(yùn)動(dòng)后，使平臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)傾角，使拋光能沿

14、著曲面進(jìn)行。當(dāng)四個(gè)導(dǎo)軌同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，還能控制平臺(tái)的上下移動(dòng)，在開(kāi)停機(jī)時(shí)具有積極的作用。</p><p>　　2）平臺(tái)大致呈正方形，在兩兩夾角為90度的四個(gè)角上，有四個(gè)球面副，分別與一根連桿連接。連桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，球面副可以補(bǔ)償平臺(tái)與連桿間的角度變化，且范圍較其他鉸鏈連接方式要大。平臺(tái)中間有圓形孔，適合電機(jī)運(yùn)動(dòng)輸出側(cè)前端機(jī)身部分通過(guò)，機(jī)身被固定在平臺(tái)上，與平臺(tái)呈垂直狀態(tài)。工作時(shí)，輸出軸會(huì)隨著平臺(tái)的傾斜而產(chǎn)生同等大小的角度傾

15、斜，從而達(dá)到拋曲面的效果。</p><p>　　3）導(dǎo)軌是由絲杠和兩條平行滑軌組成的一個(gè)整體的包圍式直線導(dǎo)軌。絲杠穿過(guò)一個(gè)連接裝置，連接裝置的兩邊有兩條平行的延伸，分別伸入直線導(dǎo)軌的兩條平行滑軌。絲杠主要用來(lái)傳遞動(dòng)力和承受載荷，兩條平行滑軌主要是保證運(yùn)動(dòng)的直線性。連接裝置另一側(cè)有一個(gè)與等長(zhǎng)連桿連接的球面副。當(dāng)絲杠運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接裝置可以完成上下的直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)軌與連桿之間的角度變化，傳遞運(yùn)動(dòng)給中間的平臺(tái)，從而達(dá)到傾

16、斜的目的。</p><p>　　4 研究的總體安排與進(jìn)度：</p><p>　?。ㄒ唬?2010.11.15--12.31：收集國(guó)內(nèi)外近幾年相關(guān)資料，整理和分析，完成文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告，準(zhǔn)備開(kāi)題答辯；</p><p>　?。ǘ?2011.01.01--01.15：根據(jù)所拋對(duì)像實(shí)際情況，完成設(shè)計(jì)的整體框架；</p><p>　?。ㄈ?20

17、11.02.28—03.14：完成平臺(tái)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制作；</p><p>　　（四） 2011.03.15—03.31：完成四個(gè)鉸鏈滑軌機(jī)構(gòu)的制作；</p><p>　　（五） 2011.04.01—04.14：總結(jié)，繪圖，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；</p><p>　?。?2011.04.15--04.30：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)修改，定稿，答辯；</p><p

18、><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 胡濤. 3-PRS并聯(lián)氣囊拋光機(jī)床的設(shè)計(jì)與研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué).2009：01-07</p><p>　　[2] 孫勇. 一種6自由度的混聯(lián)運(yùn)動(dòng)拋光機(jī)[P]. 中國(guó)專利：CN 200910044986.1 2009-06-24</p><p>　　[3] 孫勇.9自由度混聯(lián)

19、運(yùn)動(dòng)拋光機(jī)[P]. 中國(guó)專利：CN 200910044988.0 2009-06-24</p><p>　　[4] Jongwon Kim, Chongwoo Park, Wok-Kwan Bae,et al.PARALLEL Parallel mechanism for multi-machining type machining center.US,006135683A[P].Oct 24,2000.<

20、/p><p>　　[5] 王彥斌.五自由度混聯(lián)研拋機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與插補(bǔ)控制[D].吉林大學(xué).2007：03-27</p><p>　　[6] 雷源忠. 我國(guó)機(jī)械工程領(lǐng)域研究進(jìn)展與展望[J]. 中國(guó)科學(xué)基金，2009,15(05).</p><p>　　[7] 張國(guó)斌. 多自由度拋光系統(tǒng)柔性拋光頭姿態(tài)控制策略研究[D].浙江工業(yè)大學(xué).2009：01-12</p&g

21、t;<p>　　[8]Barry Eppler ,Ronald K Kerschner ,Martin C.Shipley.Image-based inspection system including positioning compensation for non-planar targets.US.006628746B2[P].Sep 30.2003.</p><p>　　[9] Steve

22、T. Charles, Robert S.Stoughton.Parallel Mechanism.US.6330837 B1[P].Dec 18,2001.</p><p>　　[10]陳修龍，鄧昱，趙永生.五自由度并聯(lián)機(jī)床虛擬樣機(jī)建模與仿真[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2008，39(01).</p><p>　　[11]于淼，趙繼，張代治，等.混聯(lián)虛擬軸研拋機(jī)床的多柔體動(dòng)力學(xué)研究[J].機(jī)械

23、科學(xué)與技術(shù)，2004，23(06).</p><p>　　[12]趙永生，鄭魁敬，李秦川，等.5-UPS/PRPU 5自由度并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2004，40(02).</p><p>　　[13] 張佳麗. 發(fā)動(dòng)機(jī)葉片五坐標(biāo)數(shù)控拋光機(jī)總體設(shè)計(jì)與研究[D]. 西北工業(yè)大學(xué).2007.</p><p><b>　　畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述<

24、/b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　1 研究背景及意義</p><p>　　拋光技術(shù)，又稱鏡面加工，是光學(xué)精密加工的最重要的工序。拋光不僅能增加工件的美觀，而且能改善材料表面的耐腐蝕性、耐磨性及獲得特殊性能。拋光技術(shù)在現(xiàn)在社會(huì)的很多領(lǐng)域中都有應(yīng)用，如電子設(shè)

25、備、精密機(jī)械、儀器儀表、光學(xué)元件、醫(yī)療器械等等。不同的領(lǐng)域中加工精度的要求也往往不同。所以，選擇合適的拋光方法和拋光工藝是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。</p><p>　　現(xiàn)在拋光技術(shù)中主要分六種加工技術(shù)，分別是機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、電解拋光、超聲波拋光、流體拋光和磁研磨拋光。本課題是關(guān)于并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析，就屬于其中機(jī)械拋光的一種。</p><p>　　傳統(tǒng)機(jī)械輪拋光往往采用的是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，

26、機(jī)床一般是采用由床身、立柱、主軸箱和工作臺(tái)等部件串聯(lián)而成的正交結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的機(jī)床控制簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)空間大，運(yùn)動(dòng)的靈活性好。但是這種機(jī)床采用非對(duì)稱結(jié)構(gòu)布局可能會(huì)導(dǎo)致受力與熱變形的不均勻；而且受各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)誤差的線性累計(jì)影響較大；部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大型部件的模塊化程度地；運(yùn)動(dòng)部件重量達(dá)，不利于實(shí)現(xiàn)高速加工；封閉式結(jié)構(gòu)，難以實(shí)現(xiàn)大型構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)加工。</p><p>　　為了滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求，從本質(zhì)上解決串聯(lián)機(jī)床存在的缺點(diǎn)

27、，并聯(lián)機(jī)床便應(yīng)運(yùn)而生。并聯(lián)機(jī)床具有精度高、剛度大、慣性小、承載能力高、運(yùn)動(dòng)反解模型簡(jiǎn)單、操作速度高、易于操作等特點(diǎn)。從最初的飛行器模擬器到近幾年來(lái)的宇宙飛船空間對(duì)接器、精密操作微動(dòng)機(jī)器人以及虛擬軸加工車床等，并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用范圍</p><p><b>　　國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 </b></p><p>　　國(guó)外對(duì)并聯(lián)機(jī)床的研究是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始的，并于20實(shí)際

28、90年代陸續(xù)推出了各種不同形式的產(chǎn)品樣機(jī)。特別是在2000年前后，并聯(lián)機(jī)床在運(yùn)動(dòng)學(xué)原理、機(jī)床設(shè)計(jì)方法、制造工藝、控制技術(shù)、動(dòng)態(tài)技術(shù)、動(dòng)態(tài)性能研究和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域都先后取得了重大突破。</p><p>　　國(guó)內(nèi)對(duì)于并聯(lián)機(jī)床的研究是從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始的。由于發(fā)展較國(guó)外遲，一些主要部件的依賴國(guó)外進(jìn)口，所以研究主要集中在一些大學(xué)研究室中，包括燕山大學(xué)、東北大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西安交通大

29、學(xué)、華中理工大學(xué)和浙江大學(xué)等。文獻(xiàn)多為學(xué)術(shù)論文及發(fā)明專利。</p><p>　　關(guān)于水龍頭復(fù)合曲面的6自由度拋光</p><p>　　上海勞達(dá)斯?jié)嵕哂邢薰镜膶O勇于09年申請(qǐng)的專利“一種6自由度混聯(lián)運(yùn)動(dòng)拋光機(jī)” [2]。該裝置總共有三個(gè)滑板，十二個(gè)三自由度鉸鏈，六根同等長(zhǎng)度的固定桿17兩兩一組，每相鄰一組的固定桿之間的角度為120度，連接在呈正三角形的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)18的三個(gè)側(cè)面上，三個(gè)滑板分別

30、由三個(gè)伺服電機(jī)15驅(qū)動(dòng)，當(dāng)伺服電機(jī)15輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)另一同步帶輪14通過(guò)同步帶13拖動(dòng)同步帶輪12，同步帶輪12驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠10旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠螺母9帶動(dòng)滑板8上下移動(dòng)，改變?nèi)齻€(gè)滑板8在Z軸方向的不同位置，使定長(zhǎng)固定桿17帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)18做X、Y、Z軸向運(yùn)動(dòng)。該機(jī)械的特點(diǎn)是解決了對(duì)具有復(fù)雜藝術(shù)形狀的空間多維曲面的水龍頭進(jìn)行粗拋、精拋?zhàn)詣?dòng)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作，成本低，效益高。存在的缺點(diǎn)主要有，加工過(guò)程中容易引起粉塵污染，加工完全裸露在外，

31、容易引起安全事故。</p><p>　　2.2 關(guān)于水龍頭復(fù)合曲面的9自由度拋光</p><p>　　在9自由度方面，孫勇也于09年申請(qǐng)一項(xiàng)名為“9自由度混聯(lián)運(yùn)動(dòng)拋光機(jī)”的專利[3]。該機(jī)構(gòu)在已有的6-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，利用每根深鎖桿配置的私服點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)桿內(nèi)的滾珠絲杠副，從而改變伸縮桿的不同伸縮值，使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)7可在一定空間范圍內(nèi)做X、Y、Z運(yùn)動(dòng)，并以X、Y、Z軸為軸心做三向擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從

32、而做出不同角度的擺動(dòng)和傾斜，改變運(yùn)動(dòng)平臺(tái)7的位置，實(shí)現(xiàn)了類似球面的6自由度空間運(yùn)動(dòng)。該裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，自由度較多，粗拋無(wú)死角，成本低，效益高，達(dá)到了無(wú)人化操作的目的。 </p><p>　　2.3 五自由度并聯(lián)機(jī)床數(shù)據(jù)模擬</p><p>　　山東科技大學(xué)的陳修龍、鄧昱，燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的趙永生在五自由度并聯(lián)機(jī)床數(shù)據(jù)模擬仿真上也有一定的研究[19]。項(xiàng)研究利用三維機(jī)械C

33、AD軟件、SolidWords等軟件并應(yīng)用OLE接口技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)床虛擬樣機(jī)的數(shù)控加工仿真、刀具軌跡的顯示驗(yàn)證、仿真過(guò)程中自動(dòng)換刀和毛坯的自動(dòng)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)真實(shí)、完整、合理地模擬機(jī)床的整個(gè)加工過(guò)程。它的優(yōu)點(diǎn)在于研究時(shí)無(wú)需做出實(shí)物模型，數(shù)據(jù)科學(xué)，精確度高，可以模擬機(jī)床在工作過(guò)程中的一系列步驟，找出和分析其中存在的問(wèn)題。</p><p>　　2.4 混聯(lián)虛擬軸研拋機(jī)床的多柔體動(dòng)力學(xué)研究</p>&l

34、t;p>　　吉林大學(xué)的于淼對(duì)混聯(lián)多自由度研拋也做了數(shù)據(jù)分析。她通過(guò)采用柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法對(duì)研拋?zhàn)杂汕婊炻?lián)虛擬軸機(jī)床的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析[18]。通過(guò)建立基于 Lagrange方程的剛2柔耦合多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，考慮到各部件整體剛性運(yùn)動(dòng)和支鏈之間的彈性形變耦合，將機(jī)床的各個(gè)支鏈和動(dòng)平臺(tái)看作獨(dú)立的子結(jié)構(gòu) ,建立各自的動(dòng)力學(xué)方程 ,再根據(jù)子結(jié)構(gòu)之間的約束關(guān)系建立系統(tǒng)約束動(dòng)力方程 ,從而組成一組微分2代數(shù)混合方程組。并通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真分

35、析 ,合理調(diào)整三個(gè)支鏈的運(yùn)動(dòng)速度 ,獲得了比較穩(wěn)定的動(dòng)力學(xué)特性曲線 ,該項(xiàng)研究為拓展虛擬軸機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域提供了新的思路。</p><p><b>　　3 發(fā)展趨勢(shì)</b></p><p>　　并聯(lián)拋光機(jī)在國(guó)內(nèi)外較以往已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。展望未來(lái)，該機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)主要朝著高速度、高精度、高效率，工藝的復(fù)合性和多軸化，控制的智能化，及柔性化和專用化等幾個(gè)方向發(fā)展。在

36、小型部件拋光中，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，向柔性化的方向發(fā)展，主要采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，通過(guò)增加系統(tǒng)模塊來(lái)增加系統(tǒng)功能，便于系統(tǒng)升級(jí)，而且增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的可剪切性，便于根據(jù)不同用戶的需求來(lái)相應(yīng)的設(shè)定系統(tǒng)功能，如寧波海達(dá)塑機(jī)。而在大型部件，如龍頸等，則向?qū)Ｓ没l(fā)展，采用專用定向加工的方式制作專用機(jī)床，使零件的加工精度及加工質(zhì)量都得到一定的保證。</p><p><b>　　4 結(jié)束語(yǔ)</b>

37、</p><p>　　并聯(lián)拋光是一種不同于以往傳統(tǒng)串聯(lián)拋光的新思路，具有精度高、剛度大、慣性小、承載能力高、運(yùn)動(dòng)反解模型簡(jiǎn)單、操作速度高、易于控制等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外諸多領(lǐng)域中都發(fā)揮了積極有效的作用。</p><p>　　對(duì)并聯(lián)拋光的研究，可以有效解決傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)床工作中存在的問(wèn)題，提高經(jīng)濟(jì)效益，在復(fù)合曲面加工中具有實(shí)質(zhì)性意義。</p><p><b>　　參考

38、文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 胡濤. 3-PRS并聯(lián)氣囊拋光機(jī)床的設(shè)計(jì)與研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué).2009：01-07</p><p>　　[2] 孫勇. 一種6自由度的混聯(lián)運(yùn)動(dòng)拋光機(jī)[P]. 中國(guó)專利：CN 200910044986.1 2009-06-24</p><p>　　[3] 孫勇.9自由度混聯(lián)運(yùn)動(dòng)拋光機(jī)[P]. 中國(guó)專利：CN

39、 200910044988.0 2009-06-24 </p><p>　　[4] 王彥斌.五自由度混聯(lián)研拋機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與插補(bǔ)控制[D].吉林大學(xué).2007：03-27</p><p>　　[5] 雷源忠. 我國(guó)機(jī)械工程領(lǐng)域研究進(jìn)展與展望[J]. 中國(guó)科學(xué)基金，2009,15(05).</p><p>　　[6] 趙興科，王中，鄭玉峰，等. 拋光技術(shù)的現(xiàn)狀[J

40、].表面技術(shù)，2000,(02).</p><p>　　[7] 張國(guó)斌. 多自由度拋光系統(tǒng)柔性拋光頭姿態(tài)控制策略研究[D].浙江工業(yè)大學(xué).2009：01-12</p><p>　　[8] 張佳麗. 發(fā)動(dòng)機(jī)葉片五坐標(biāo)數(shù)控拋光機(jī)總體設(shè)計(jì)與研究[D]. 西北工業(yè)大學(xué).2007.</p><p>　　[9] 李長(zhǎng)河，蔡光起.并聯(lián)機(jī)床發(fā)展與國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J].青島理工大學(xué)學(xué)

41、報(bào)，2008，29(01).</p><p>　　[10]鮮鴻雄，李繡峰，鄧錦熾，等.并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].機(jī)床與液壓，2010,38(01).</p><p>　　[11]張署，U.Heisel.并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[12]趙永生，鄭魁敬，李秦川，等.5-UPS/PRPU 5自由度并聯(lián)機(jī)床運(yùn)

42、動(dòng)學(xué)分析[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2004，40(02).</p><p>　　[13]邵傳偉.機(jī)床需求分析報(bào)告[R].北京伊貝格技術(shù)有限公司.2009-02-03</p><p>　　[14]李金泉，丁洪生，付鐵，等.并聯(lián)機(jī)床的歷史、現(xiàn)狀及展望[J].機(jī)床與液壓，2003，03.</p><p>　　[15]李艷，王勇，陳正洪，等.并聯(lián)機(jī)器人智能控制研究現(xiàn)狀[J].機(jī)

43、床與液壓，2008，36(12).</p><p>　　[16] 何景峰，謝文建，韓俊偉．六自由度并聯(lián)機(jī)器人輸出解耦控制[J]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2004，40(11).</p><p>　　[17]邊玉超.自由曲線曲面CNC插補(bǔ)技術(shù)的研究[D].北京化工大學(xué).2004.</p><p>　　[18]于淼，趙繼，張代治，等.混聯(lián)虛擬軸研拋機(jī)床的多柔體動(dòng)力學(xué)研究[J].機(jī)

44、械科學(xué)與技術(shù)，2004，23(06).</p><p>　　[19]陳修龍，鄧昱，趙永生.五自由度并聯(lián)機(jī)床虛擬樣機(jī)建模與仿真[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2008，39(01).</p><p>　　[20] 楊志永，黃田，梅江平，等．基于全域優(yōu)化的高速并聯(lián)機(jī)械手控制器參數(shù)整定[J]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2006，42(9).</p><p>　　[21] Jongwon Kim

45、, Chongwoo Park, Wok-Kwan Bae,et al.PARALLEL Parallel mechanism for multi-machining type machining center.US,006135683A[P].Oct 24,2000.</p><p>　　[22] Steve T. Charles, Robert S.Stoughton.Parallel Mechanism.U

46、S.6330837 B1[P].Dec 18,2001.</p><p>　　[23] Jongwon Kim, Chongwoo Park, Jae Chul Hwang,et al.Parallel mechanism structure for controlling three-dimensional position and orientation .US.006503033B1[P].Jan 7,20

47、03.</p><p>　　[24] Se-Kyong Song, Dong-Soo Kwon.Six-degrees-of-freedom parallel mechanism for micro-positioning work.US.006477912B2[P].Nov 12,2002.</p><p>　　[25] Hiromichi Ota.Three degree of fre

48、edom parallel mechanism,multi-axis control machine tool using the mechanism and control method for the mechanism.US.20070248428A1[P].Oct 25,2007.</p><p>　　[26] Shambhu Nath Roy ,Michael Merz .Parallel kinema

49、tics mechanism with a concentric spherical joint.US.006497548B1[P].Dec 24,2002.</p><p>　　[27] Michael Merz ,Shambhu Nath Roy.Parallel Robot.US.20060245894A1[P].Nov 2,2006.</p><p>　　[28]Barry Epp

50、ler ,Ronald K Kerschner ,Martin C.Shipley.Image-based inspection system including positioning compensation for non-planar targets.US.006628746B2[P].Sep 30.2003.</p><p>　　[29]Zhu Zhenqi ,Cui Hongliang.Six deg

51、reedom of freedom precision measuring system.US.007040033B2[P].May 9,2006</p><p>　　[30]Daniel T.Wallace ,S.Christopher Anderson ,Scott Manzo.Platform link wrist mechanism.US.007066926B2[P].Jun 27,2006.</p

52、><p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　摘要：并聯(lián)機(jī)床技術(shù)是上世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)的一種新型數(shù)

53、控加工設(shè)備。它實(shí)質(zhì)上是現(xiàn)在機(jī)器人技術(shù)在機(jī)床結(jié)構(gòu)上的一種體現(xiàn)。自美國(guó)1994年芝加哥國(guó)際會(huì)展機(jī)床（IMTS’1994）[2]之后，并聯(lián)機(jī)床的研究成為了國(guó)際機(jī)床屆關(guān)注的重點(diǎn)，涌現(xiàn)出一批又一批新一代的并聯(lián)機(jī)床。在國(guó)內(nèi)，尖端并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展技術(shù)一直與世界同步，許多國(guó)內(nèi)知名高校和研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行此項(xiàng)工作的研究。</p><p>　　模具是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的基礎(chǔ)設(shè)備，在機(jī)械制造、化工、電子電工等行業(yè)中都是必不可少的工具[8]。它

54、的設(shè)計(jì)制造水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志[8]。并聯(lián)機(jī)床的出現(xiàn)，大大擴(kuò)增了拋光技術(shù)更高層次發(fā)展的空間，提高模具的加工的工作效率。</p><p>　　本文旨在設(shè)計(jì)一種由多自由度的數(shù)控并聯(lián)機(jī)床，用一種簡(jiǎn)潔的方法正確推導(dǎo)出整個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和組成。完成對(duì)被拋工件的整個(gè)拋光工作，達(dá)到預(yù)期效果。</p><p>　　全文運(yùn)用橫向分割法，將整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程分為導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和平臺(tái)機(jī)構(gòu)兩部分。在第二章中

55、，我們將首先介紹整個(gè)機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)思路，在第三章中具體闡述整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。</p><p>　　關(guān)鍵詞:并聯(lián)機(jī)床；拋光；鏡面加工；自由度；曲面加工。</p><p>　　Designing and analysis of a new Parallel polishing machine</p><p>　　Abstract: Parallel machine tool

56、 technology is an new CNC processing equipment appearing in mid 1990s. It essentially is a reflection of machine robot technology in machine structure. Since the 1994, the Chicago international exhibition machine (IMTS &

57、#39;1994) [2] of a parallel machine tool, the study of parallel machine had been a international focus, after that, more and more new generational parallel was born. In China, the development of sophisticated technology

58、 has been a parallel machine tool</p><p>　　Mold is the basic equipment in economic development and indispensable tool in machine, chemical industry, electronics industry etc[8]. It's manufacturing and de

59、sign level has become an important symbol to measure a country's industrial development level[8]. The appearing of parallel tool adds up the space of the polishing development in higher level, improve the work effici

60、ency on mold processing.</p><p>　　This article is aimed at designing a multivariant CNC processing polishing machine, reducing the structure and composition of whole organization with a concise method. Compe

61、te the whole work process on workpiece with desired effect.</p><p>　　Using transverse segmentation method, the whole design process is divided into two parts including guide rail and platform. In the second

62、chapter, we will introduce the whole organization firstly, and expound the whole design precess in the third chapter.</p><p>　　Key words: Parallel machine tool；polishing；mirror finishing; DOF; curve treating

63、 。</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘　要13</b></p><p>　　Abstract錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　目　錄15</b></p><p><b>　　1緒論

64、17</b></p><p>　　1.1課題來(lái)源及研究的目的和意義17</p><p>　　1.1.1課題來(lái)源17</p><p>　　1.1.2研究的目的和意義17</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外并聯(lián)機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用狀況18</p><p>　　1.2.1國(guó)外并聯(lián)機(jī)床發(fā)展情況18

65、</p><p>　　1.2.2國(guó)內(nèi)并聯(lián)機(jī)床發(fā)展情況19</p><p>　　1.3論文的主要研究?jī)?nèi)容20</p><p>　　2拋光機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)21</p><p><b>　　2.1 概述21</b></p><p>　　2.2設(shè)計(jì)原則21</p><p&g

66、t;　　2.3.1 拋光機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式22</p><p>　　2.3.2 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)22</p><p>　　3具體參數(shù)設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.1導(dǎo)軌框架參數(shù)設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.2絲杠的選用25</p><p>　　3.2.1 絲杠的初選25</p><p

67、>　　3.2.2 滾珠絲桿副校核27</p><p>　　3.3直流步進(jìn)電機(jī)的選用28</p><p>　　3.3.1等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算28</p><p>　　3.3.2等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算28</p><p>　　3.4 絲杠聯(lián)軸器的選用29</p><p>　　3.5絲杠軸承的選擇30</p&g

68、t;<p>　　3.5.1 絲杠上端軸承選用30</p><p>　　3.5.2 絲杠下端軸承選用30</p><p>　　3.6 平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及平臺(tái)交流電機(jī)的選用31</p><p>　　3.7 變速箱齒輪設(shè)計(jì)32</p><p>　　3.7.1 參數(shù)設(shè)計(jì)32</p><p>　　3.7.2

69、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算34</p><p>　　3.8 變速箱輸出軸設(shè)計(jì)36</p><p>　　3.8.1 輸出軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)36</p><p>　　3.8.2 軸上載荷的計(jì)算37</p><p>　　3.8.3 軸的工藝設(shè)計(jì)37</p><p>　　3.9 鉸鏈連接的設(shè)計(jì)38</p><

70、p><b>　　4結(jié)論39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　課題來(lái)源及研究的目的和意義</p><p>&l

71、t;b>　　課題來(lái)源</b></p><p>　　本課題系寧波大學(xué)機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院2011屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。</p><p><b>　　研究的目的和意義</b></p><p>　　拋光是光學(xué)等精密加工中最重要的一道工序，又稱鏡面加工。其目的是去除工件加工后在表面形成的凹凸層和裂紋層，形成光滑的表面，同時(shí)按照要求糾正光

72、學(xué)表面的幾何形狀，以此來(lái)達(dá)到預(yù)期拋光效果。不僅如此，拋光還可以改善材料表面層的耐腐蝕性、耐磨性以及獲得其他特殊性能。因此，選擇適合的拋光方式和拋光工藝對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量是及其重要的。</p><p>　　傳統(tǒng)的拋光方法很簡(jiǎn)單，往往依靠工人熟練精湛的手藝來(lái)加工出優(yōu)質(zhì)的光學(xué)表面。這種拋光方式不僅設(shè)備簡(jiǎn)單，而且工藝條件容易滿足。但是，它的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。一方面，這種憑經(jīng)驗(yàn)加工的方式需要反復(fù)的誤差檢查，這就使得加工周期

73、變長(zhǎng)，且加工質(zhì)量難以得到保證。另一方面，在拋光非球面表面時(shí)，這種加工過(guò)程就很難精確控制，自動(dòng)化生產(chǎn)難以進(jìn)行，更別說(shuō)對(duì)拋物面和高次曲面等非球光學(xué)表面進(jìn)行精密加工了。此外，從材料性能上來(lái)講，傳統(tǒng)的拋光過(guò)程會(huì)使工件表面形成破壞層和變質(zhì)層，對(duì)工件表面的光學(xué)性能產(chǎn)生影響。</p><p>　　到目前為止，工業(yè)上所使用的機(jī)床大部分扔采用的是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)一般是用過(guò)將床身、立柱、主軸箱和工作臺(tái)等部件串聯(lián)在一起而成的。串聯(lián)機(jī)

74、床擁有控制簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)空間大和加工靈活性好等優(yōu)點(diǎn)。但是，它的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。串聯(lián)機(jī)床的誤差往往在每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸上疊加，對(duì)產(chǎn)品精度產(chǎn)生很大的影響；由于部件太多且分布不均勻，在工作時(shí)常引起受力和熱變形不均勻等現(xiàn)象；運(yùn)動(dòng)部件的重量大，在高速加工時(shí)容易引起危險(xiǎn)；對(duì)大型構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)加工能力低。</p><p>　　為了解決傳統(tǒng)串聯(lián)式拋光機(jī)床中存在的不足，并聯(lián)機(jī)床便應(yīng)運(yùn)而生。并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是一種從并聯(lián)機(jī)器人和航空航天技術(shù)中發(fā)展過(guò)

75、來(lái)的一種新型機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)擁有獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)軸，通過(guò)這些運(yùn)動(dòng)軸的巧妙配合，組成開(kāi)放式的并聯(lián)機(jī)床。由于各個(gè)軸都是相互獨(dú)立的，所以避免了傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)床中各軸之間傳遞誤差的影響。這種機(jī)床具有操作簡(jiǎn)單、易于控制、精度高、剛度大、慣性小、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)反解模型簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　近年來(lái)，并聯(lián)機(jī)床越來(lái)越受到各國(guó)的重視，許多國(guó)家的科研單位和高校紛紛投入到并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的研發(fā)當(dāng)中，其領(lǐng)域也變得越來(lái)越廣泛。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、

76、自動(dòng)化和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，以及高性能和高效率數(shù)控機(jī)床對(duì)市場(chǎng)影響力的增大，并聯(lián)機(jī)床的研究已成為數(shù)控技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外并聯(lián)機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用狀況</p><p>　　國(guó)外并聯(lián)機(jī)床發(fā)展情況</p><p>　　早在1965年，Stewart就提出了一種新型的、六自由度的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)。它的上下有兩個(gè)平臺(tái)和六個(gè)可以獨(dú)立伸縮的并聯(lián)連桿，伸縮桿與平

77、臺(tái)之間由兩個(gè)球鉸鏈A、B、C、D、E、F和a、b、c、d、e、f連接，稱為Stewart平臺(tái)，如圖1-1所示。此后，經(jīng)</p><p>　　圖1-1 Stewart 平臺(tái)的工作原理</p><p>　　過(guò)數(shù)十年的研究，1944年Giddings&Lewis公司在美國(guó)芝加哥MTS' 94機(jī)床博覽會(huì)上推出VARIAX并聯(lián)機(jī)床，被稱為“21世紀(jì)的機(jī)床”，并在國(guó)內(nèi)外引起廣泛的關(guān)

78、注。</p><p>　　至今為止世界各主要工業(yè)國(guó)家都將大量的人力物力投入到虛擬軸機(jī)床的研究和開(kāi)發(fā)當(dāng)中。美國(guó)Hexel公司將并聯(lián)機(jī)床和并聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)行普及化，并推出了Tomado型5做表加工中心和銑床工作臺(tái)以及6自由度的定位平臺(tái)和微型機(jī)器人等一些列低價(jià)位的產(chǎn)品。歐洲方面，德國(guó)Mikromat機(jī)床公司推出歐洲第一臺(tái)商品化的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床--6x Hexa立式加工中心。另一家德國(guó)Index機(jī)床公司在2000年率先推出采用并

79、聯(lián)機(jī)床的車削中心。俄羅斯Lapic公司則將Stewart平臺(tái)機(jī)構(gòu)運(yùn)用到了TM—1000型精密加工中心和KHM—750型3做表測(cè)量機(jī)。法國(guó)Renault Automation 公司在1999年推出Urane SX臥式加工中心。</p><p>　　圖1-1 6X Hexa 型并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床</p><p>　　另外，英國(guó)的Geodetic公司，挪威Multicraft公司，日本豐田、日立、三菱

80、等公司，瑞士ETZH和IFW研究所，瑞典NeosRobotics公司，意大利Comau機(jī)床公司，丹麥Braunschweig公司，韓國(guó)SENA TECHNOLOGIES公司等單位相繼研發(fā)出了許多不同構(gòu)造的數(shù)控機(jī)床、激光加工和水射流機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和加工中心。</p><p>　　國(guó)內(nèi)并聯(lián)機(jī)床發(fā)展情況</p><p>　　我國(guó)早在上世紀(jì)末就開(kāi)始關(guān)注并聯(lián)機(jī)床的研究和創(chuàng)新。1993年底，哈爾濱工

81、業(yè)大學(xué)就開(kāi)始了對(duì)變量運(yùn)動(dòng)機(jī)床的基本理論、基本結(jié)構(gòu)形式和加工過(guò)程進(jìn)行計(jì)算和仿真研究。我國(guó)第一臺(tái)大型鏜銑類虛擬軸機(jī)床原型樣機(jī)—VAMT1Y由清華大學(xué)精儀制造工程研究所的汪勁松教授主持，與天津大學(xué)合作開(kāi)發(fā)研制成功。2001年在北京國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，展示了哈爾濱工業(yè)大學(xué)與齊齊哈爾第二機(jī)床企業(yè)集團(tuán)公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的BJ-1并聯(lián)機(jī)床。2007年12月17日，哈量集團(tuán)在引進(jìn)瑞典EXECON公司技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)布了新一代并聯(lián)機(jī)床LNKS-EXE700，并進(jìn)

82、行了現(xiàn)場(chǎng)演示。這一機(jī)床的研制成功，在一定程度上解決了我國(guó)復(fù)雜產(chǎn)品加工的難題。2008年4月21日再北京舉行的中國(guó)數(shù)控展覽會(huì)上，沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)推出了數(shù)十臺(tái)先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，其范圍涉及到國(guó)防工業(yè)、飛機(jī)、造船、發(fā)電等諸多重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域。其加工精度、加工效率等都已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。特別是在航空航天、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域中，打破了發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)大型、五軸高檔數(shù)控機(jī)床的壟斷，極大地促進(jìn)了國(guó)內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)的生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力。北京理工大學(xué)開(kāi)打的BKX-I型變軸數(shù)控機(jī)床，

83、是在Stewart平臺(tái)的技術(shù)原理上設(shè)計(jì)而成的，它具</p><p>　　圖 1-2 清華大學(xué)的VAMTIY</p><p>　　這種將研究單位與產(chǎn)業(yè)發(fā)展、市場(chǎng)需求結(jié)合起來(lái)的方式，很好地促進(jìn)了企業(yè)的發(fā)展，同時(shí)這種發(fā)展反過(guò)來(lái)推動(dòng)技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新，形成一個(gè)良性循環(huán)?？偟膩?lái)說(shuō)，并聯(lián)機(jī)床在我國(guó)已經(jīng)取得了非常好的成果，我國(guó)在這一領(lǐng)域的研究方面與世界先進(jìn)水平差距不大。</p><p&

84、gt;<b>　　論文的主要研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　本文將以一種座椅底架(如圖1-3)為對(duì)象進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)能用于拋光該產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)。主要研究?jī)?nèi)容將包含以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）以描述對(duì)象為基礎(chǔ)，找出完成對(duì)象加工所需要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，設(shè)計(jì)決定整個(gè)并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)和尺寸。</p><p>　?。?）用制圖軟件正確描述并聯(lián)機(jī)床的

85、結(jié)構(gòu)特征。</p><p>　　（3）對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)零部件進(jìn)行選用，對(duì)特殊零部件做特別的設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖 1-3 座椅底架</p><p><b>　　拋光機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　并聯(lián)拋光機(jī)

86、構(gòu)是利用幾個(gè)相互獨(dú)立的自由度導(dǎo)軌相互配合進(jìn)行加工的機(jī)床。在加工中誤差主要來(lái)自各個(gè)自由度導(dǎo)軌，每個(gè)導(dǎo)軌的誤差都是獨(dú)立的，故對(duì)機(jī)床本身則要求每個(gè)導(dǎo)軌都具有較高的精度、剛度和完善且能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠地工作等性能，以此來(lái)滿足加工過(guò)程的需要。</p><p>　　在本課題設(shè)計(jì)過(guò)程中，分為兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)過(guò)程。一個(gè)是機(jī)械整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這個(gè)過(guò)程主要從被加工零件加工工藝和機(jī)床與零件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系入手，結(jié)合零件的幾何形狀和位置等參數(shù)

87、，確定機(jī)構(gòu)的整體尺寸；另一個(gè)是對(duì)電機(jī)及零部件的設(shè)計(jì)，這個(gè)過(guò)程主要考慮機(jī)床的內(nèi)部因素，在已確定的參數(shù)下，正確選擇符合要求的電機(jī)，同時(shí)多零部件的外觀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)原則</b></p><p>　　機(jī)床在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)遵循以下原則：</p><p>　?。?）多留余量 在設(shè)計(jì)機(jī)床的整體和零部件選用時(shí)，應(yīng)在

88、嚴(yán)格控制最低要求的基礎(chǔ)上多增加一些余量。由于我們本次課題只是以座椅底架為一個(gè)拋光對(duì)象，我們不能以它的加工標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)定最高余量的參考。</p><p>　?。?）提高精度和剛度 并聯(lián)機(jī)床的誤差直接來(lái)自于每個(gè)自由度導(dǎo)軌的誤差，這就要求每一個(gè)導(dǎo)軌都具有較高的剛度和精度，保證在加工中的形變盡量小。在確定導(dǎo)軌參數(shù)時(shí)，也要特別增大導(dǎo)軌鐵板的厚度。</p><p>　　（3）簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) 為了減少影響誤

89、差的因素，同時(shí)有利于結(jié)構(gòu)的分析，并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。構(gòu)件越多，越容易產(chǎn)生傳遞原件之間的傳遞誤差，還有在傳遞過(guò)程中的彈性形變和溫度的影響。</p><p>　　2.3 并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 拋光機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式</p><p>　　本課題采用橫向分塊法，將整個(gè)拋光機(jī)構(gòu)按設(shè)計(jì)時(shí)的不同部分分割成兩個(gè)模塊，如圖2-1所示，整個(gè)結(jié)構(gòu)被分成導(dǎo)

90、軌機(jī)構(gòu)、平臺(tái)機(jī)構(gòu)兩部分，在每個(gè)部分中又有若干模塊。在整個(gè)課題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，分別對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，然后連成一個(gè)整體。</p><p>　　圖2-1 并聯(lián)拋光機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.3.2 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　在拋光機(jī)床整個(gè)構(gòu)架中，我們?cè)O(shè)定四個(gè)直線導(dǎo)軌，利用連桿與中間的平臺(tái)連接。通過(guò)導(dǎo)軌中絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿上下移動(dòng)，使平臺(tái)產(chǎn)生一個(gè)

91、傾斜角。</p><p>　　在導(dǎo)軌部分中，絲杠被固定在導(dǎo)軌里面，下端用角接觸軸承連接，上端用深溝球軸承連接，在絲杠上端，用聯(lián)軸器連接電機(jī)軸。整個(gè)電機(jī)被固定在上平面上，如圖2-2，圖2-3。</p><p><b>　　圖2-2 絲杠下端</b></p><p>　　圖 2-3 絲杠上端</p><p>　　在平臺(tái)中，電

92、機(jī)被固定在正方形平臺(tái)上方的中間，輸出軸連接到變速箱中。變速箱被固定在平臺(tái)下方。變速箱的輸出端水平，輸出軸末端可以用來(lái)安裝拋光輪。平臺(tái)的四個(gè)角有四個(gè)球鉸鏈連接。如圖 2-4。.</p><p>　　圖 2-4 平臺(tái)機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　2.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章敘述了整個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)原則，同時(shí)闡明了整個(gè)機(jī)

93、構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為接下來(lái)進(jìn)一步選擇和設(shè)計(jì)適合的零部件奠定了理論基礎(chǔ)。總的來(lái)說(shuō)，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的提出，是完成整個(gè)課題的第一步，也是最關(guān)鍵，最決定性的一步。以后的設(shè)計(jì)，可以緊緊圍繞以上思路展開(kāi)，逐步完成整個(gè)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　具體參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1導(dǎo)軌框架參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　整個(gè)外部構(gòu)架由四個(gè)直線

94、絲杠導(dǎo)軌組成。經(jīng)實(shí)際測(cè)量，被拋物直徑約為600mm，高度約為200mm。為了在工作是能留出充分的空間給機(jī)床的加工運(yùn)動(dòng)。我們讓四個(gè)到位位于邊長(zhǎng)為1400mm的正方形的四個(gè)端點(diǎn)上，如圖 3.1。同時(shí)，取立柱高度為1500mm。</p><p><b>　　圖 3.1</b></p><p>　　在斜對(duì)角截面中，處于對(duì)角位置的兩個(gè)導(dǎo)軌間距為1400*=1979.6mm 。在

95、機(jī)構(gòu)的中間有個(gè)平臺(tái)，尺寸為400*400，對(duì)角線長(zhǎng)度為400*=565.6mm 。我們要求在連桿的運(yùn)動(dòng)控制下，平臺(tái)能轉(zhuǎn)動(dòng)90°，所以，我們?nèi)∵B桿長(zhǎng)度為1979.6÷2 =989.6mm。于是我們得到對(duì)角截面的兩個(gè)極限位置，如圖3.2。</p><p><b>　　圖3.2</b></p><p>　　為了給平臺(tái)下的被加工工件留下足夠的空間，防止絲杠

96、過(guò)度運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致平臺(tái)觸碰到被加工工件，同時(shí)保證平臺(tái)能90°轉(zhuǎn)動(dòng)，我們?nèi)〗z杠下極限位置距地面130mm，上極限位置距地面1430mm，這樣我們就得出了絲杠的行程為1300mm。</p><p><b>　　3.2絲杠的選用</b></p><p>　　3.2.1 絲杠的初選</p><p>　　在上面整體構(gòu)架基本參數(shù)的選定中我們已經(jīng)確定了絲

97、杠的行程為1300mm。初選滾珠絲杠CDM3210-2.5。絲杠公稱直徑為32mm，導(dǎo)程為10mm，精度等級(jí)為T2.</p><p>　　設(shè)絲杠工作最大進(jìn)給轉(zhuǎn)速為300r/min。按額定動(dòng)負(fù)荷CaCaj選擇絲杠副</p><p>　　Caj= (3-1)</p><p>　　當(dāng)絲杠帶動(dòng)桌面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，絲杠的進(jìn)給抗力主要來(lái)自

98、平臺(tái)的重力，且可能承載的來(lái)自平臺(tái)重力的最大值為平臺(tái)重力的一半，此時(shí)絲杠的摩擦力可忽略不計(jì)。</p><p>　　則絲杠軸向當(dāng)量負(fù)荷：</p><p>　　=(+f)=（400*400*400*7.85*10*9.8*+0）=1230.88N</p><p>　　取轉(zhuǎn)速=300r/min</p><p>　　表3-1 滾珠絲杠工作壽命</

99、p><p>　　由上表3-1可得，=15000h</p><p><b>　　表3-2 溫度系數(shù)</b></p><p>　　參考表3-2，根據(jù)共工作溫度低于100℃這一條件，我們?nèi)?1</p><p><b>　　表3-3 精度系數(shù)</b></p><p>　　由表3-3可得，

100、=1.0</p><p>　　表3-4 負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)</p><p>　　根據(jù)表3-4可得：=0.95</p><p><b>　　表3-5 硬度系數(shù)</b></p><p>　　由表3-5可得：=1.0</p><p>　　表3-6 可靠性系數(shù)</p><p>　　由表3

101、-6可得：=0.21</p><p>　　根據(jù)公式3-1，算得：</p><p>　　Caj==（）=5376.1N</p><p>　　3.2.2 滾珠絲桿副校核</p><p>　　不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮負(fù)荷稱為臨界壓縮負(fù)荷，用表示：</p><p>　　= （3-2

102、）</p><p>　　式中 E為材料的彈性模量，鋼為210GPa，</p><p>　　為絲杠軸最小截面慣性矩，，為絲杠螺紋底徑，=25.5mm，</p><p>　　為最大受壓長(zhǎng)度，取=1300mm，為安全系數(shù)，這里取，</p><p>　　為絲杠的支承方式系數(shù)，由F-S取2。.</p><p>　　則：=3.41

103、0=3.410=5671N</p><p>　　3.3直流步進(jìn)電機(jī)的選用</p><p>　　3.3.1等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算</p><p><b>　　滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</b></p><p>　　==4.46=4.46 （3-3）</p><p>　　平臺(tái)負(fù)重在絲杠上產(chǎn)生負(fù)荷這算到電

104、機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中，W為中間平臺(tái)的重量，我們?nèi)∑脚_(tái)可能的最大重量----不妨假設(shè)平臺(tái)是400*400*400的實(shí)心鐵塊。則：</p><p>　　W=0.4=4.9N</p><p>　　從圖2.2中可以看到，連桿與導(dǎo)軌之間形成46°角。

105、當(dāng)平臺(tái)對(duì)拉桿在豎直軸上作用時(shí)，在水平軸上會(huì)形成一個(gè)拉力=。</p><p>　　為絲杠導(dǎo)程，且=10mm。</p><p>　　則：=6.564=6.564</p><p>　　因此，折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　==4.46+6.564=4.526</p><p>　　3.3.2等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算&

106、lt;/p><p><b>　　===4.877</b></p><p>　　初選直流電機(jī)Z2-21-10。已知其最大轉(zhuǎn)矩=9.5，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=9.4，=1600。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性校驗(yàn)：</p><p>　　==0.453 < 4 說(shuō)明慣量可以匹配</p><p>　　&l

107、t;， 所以轉(zhuǎn)矩也明顯滿足要求。</p><p>　　3.4 絲杠聯(lián)軸器的選用</p><p>　　已知絲杠的最高轉(zhuǎn)速 n=300，電機(jī)的功率為P=1.5kw，電機(jī)軸的直徑d=18mm。</p><p>　　由于絲杠在導(dǎo)軌中被穩(wěn)定固定，工作時(shí)并不是產(chǎn)生晃動(dòng)和偏差，因此可以說(shuō)兩軸的同軸度較高；且絲杠轉(zhuǎn)速較低、工作時(shí)無(wú)沖擊、絲杠和電機(jī)軸的剛性較大。綜合考慮，我們選用凸緣

108、聯(lián)軸器。</p><p>　　公稱轉(zhuǎn)矩 ===47.75</p><p>　　表3-7 工作情況系數(shù)</p><p>　　參考表3-7得：=1.7</p><p>　　則：=1.747.75=81.175</p><p>　　從GB/T 5843-2003中查得凸緣聯(lián)軸器GYS1符合要求，可用。</p>

109、<p>　　3.5絲杠軸承的選擇</p><p>　　3.5.1 絲杠上端軸承選用</p><p>　　如圖 3.3，絲杠上端的軸承被用來(lái)連接絲杠和導(dǎo)軌。軸承主要用來(lái)承受徑向載荷，軸向載荷很小。因此我們可以選用深溝軸承。根據(jù)絲杠末端軸的直徑，我們選用的深溝軸承型號(hào)為6004。</p><p>　　圖3.3 絲杠上端軸承連接</p><

110、p>　　3.5.2 絲杠下端軸承選用</p><p>　　如圖3.4， 絲杠的下端主要用來(lái)承受來(lái)著工作平臺(tái)和絲杠重力的載荷，相比之下，徑向載荷很小。因此我們選用角接觸球軸承。根據(jù)絲杠末端的直徑，我們選用角接觸球軸承的型號(hào)為7204B。</p><p><b>　　軸承壽命計(jì)算</b></p><p>　　以小時(shí)數(shù)表示的軸承基本額定壽命為：

111、</p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　圖3.4 絲杠上端軸承連接</p><p>　　式中，為軸承的基本額定壽命，C為軸承所能承受的載荷，P為軸承所受到的載荷。式中的指數(shù)我們?nèi)?。</p><p>　　查表GB/T 292-1994,可知，型號(hào)為7204B的角接觸球軸承的額定載荷C=14K

112、N。</p><p>　　絲杠所受到的載荷P計(jì)算如下：</p><p>　　絲杠所受載荷=絲杠重量+平臺(tái)重量/4</p><p>　　平臺(tái)重量（假設(shè)取最大值）：==5024N</p><p>　　絲杠重量：==328N</p><p><b>　　則：=1584N</b></p>&