有CAD圖紙和說(shuō)明書,咨詢Q 197216396 或 11970985學(xué)校代碼： 學(xué) 號(hào)： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題 目：六自由度剪式并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 院： 系 別：機(jī)械系專 業(yè)：機(jī)械電子工程班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 年 六 月摘 要 并聯(lián)機(jī)床(Parallel Machine Tools)，曾被稱為6腿機(jī)床(Hexapods)，也叫并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床(Parallel Structured Machine Tools)、虛（擬）軸機(jī)床(Virtual Axis Machine Tools)，其典型代表為Stewart機(jī)床。自由度剪式并聯(lián)機(jī)床是的，異于普通機(jī)床的是，它是由連桿組成的具有自由度的、封閉的空間剪式，因此較普通機(jī)床而言，它響應(yīng)快、加工適應(yīng)性強(qiáng)、工作范圍大、技術(shù)價(jià)值高，具有更好的發(fā)展前景。 本文主要針對(duì)并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)形式的一種6自由度剪式并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容為：第一部分為總體方案的確定，通過(guò)了解并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，從而確定剪式并聯(lián)機(jī)床設(shè)計(jì)的總體方案。第二部分為剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分別為連桿類型的確定、虎克鉸鏈的外形及機(jī)身、機(jī)架等的相關(guān)設(shè)計(jì)。第三部分為上述零部件設(shè)計(jì)，包括、及螺旋鋼帶防護(hù)罩、導(dǎo)軌滑塊、聯(lián)軸器等相關(guān)零件的計(jì)算與選用。最后一部分主要是利用CAXA軟件繪制出機(jī)床整體的裝配圖及各相關(guān)零部件的零件圖，以將設(shè)計(jì)思路通過(guò)工程圖的方式充分表現(xiàn)出來(lái)。關(guān)鍵詞：剪式并聯(lián)機(jī)床；伺服電動(dòng)機(jī)；滾珠絲杠螺母副Abstract PMT (Parallel Machine Tools), has been called the 6 legs machine (Hexapods), also known as parallel structure machine (Parallel Structured Machine Tools), virtual (proposed) axis machine (Virtual Axis Machine Tools), which is typical of Stewart Machine . 6 DOF parallel machine tool is a scissors structure Stewart platform machine, the machine is different from the ordinary, which is composed of six connecting rod having six degrees of freedom, enclosed spaces scissor structure, it is more common machine tools, for its fast response, processing adaptability, large working range, high technical value, with better prospects for development. This paper mainly for parallel machine tool structure form a scissor -6 DOF parallel machine tool structure design, and its main contents are: The first part is to determine the overall program, by understanding the parallel structure and characteristics of the machine to determine scissors the overall scheme of parallel machine tool designs. The second part scissor parallel mechanism design, respectively, determine the type of link, Hooke hinge shape and body, chassis and other related design. The third part is related to calculating the component design, including calculation of the ball screw nut, bearing and spiral steel protective cover, slide rails, AC servo motors, couplings and other major parts of the selection. The last part is the use of CAXA software to map out the whole machine assembly drawings and relevant parts parts diagram, to design ideas by drawing a manner fully demonstrated. Keywords: Scissor parallel machine tool; servo motor; ball screw nut目錄引言1第1章 總體方案的確定21.1 課題的研究背景21.2 并聯(lián)機(jī)器的認(rèn)識(shí)31.3 課題研究的內(nèi)容31.3.1 剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)介紹31.3.2 確定剪式并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)形狀41.3.3 剪式并聯(lián)機(jī)床零部件選用及計(jì)算51.3.4 繪制裝配圖，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5第2章 剪式并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)62.1 機(jī)床中并聯(lián)機(jī)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)62.1.1概念設(shè)計(jì)62.1.2運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)62.2桿件模塊的配置62.2.1 桿件設(shè)計(jì)72.2.2 運(yùn)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)72.3鉸鏈的設(shè)計(jì)（虎克鉸）82.4機(jī)床框架和床身的設(shè)計(jì)8第3章 剪式并聯(lián)機(jī)床零部件選用及計(jì)算103.1 6-PUU剪式并聯(lián)機(jī)床坐標(biāo)描述與絲杠長(zhǎng)度計(jì)算103.1.1 坐標(biāo)系的建立113.1.2 初始條件的確立123.1.3 絲杠長(zhǎng)度的計(jì)算123.2 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型143.2.1 最大工作載荷的計(jì)算143.2.2 最大動(dòng)載荷的計(jì)算153.2.3 絲杠規(guī)格型號(hào)的初選163.2.4 傳動(dòng)效率的計(jì)算163.2.5 剛度的校驗(yàn)173.2.6 穩(wěn)定性的校驗(yàn)193.2.7 滾珠絲杠總長(zhǎng)度的確定193.3 滾動(dòng)軸承及螺旋鋼帶防護(hù)罩的選用203.3.1 基本額定載荷的計(jì)算203.3.2 滾動(dòng)軸承的選擇203.3.3 軸承的校驗(yàn)213.3.4 螺旋鋼帶防護(hù)罩的選型223.4 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選型計(jì)算233.4.1 導(dǎo)軌的初選243.4.2 工作載荷的計(jì)算253.4.3 距離額定壽命的計(jì)算253.5 交流伺服電動(dòng)機(jī)的選型與校驗(yàn)263.5.1 計(jì)算滾珠絲杠對(duì)交流伺服電機(jī)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量263.5.2 計(jì)算交流伺服電機(jī)在不同場(chǎng)合下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩273.5.3 初選伺服電動(dòng)機(jī)293.5.4 伺服電動(dòng)機(jī)的校驗(yàn)303.5.5 伺服電動(dòng)機(jī)的尺寸323.6 聯(lián)軸器的選用323.6.1 計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩323.6.2 聯(lián)軸器的初選333.6.3 聯(lián)軸器的校驗(yàn)34第4章 結(jié)論與展望354.1 結(jié)論354.2 剪式并聯(lián)機(jī)床的前景展望35參考文獻(xiàn)36謝 辭37引 言隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，現(xiàn)有的技術(shù)、設(shè)備等已經(jīng)不能滿足人們的需求，同樣機(jī)床也一樣，并聯(lián)機(jī)床以加工精度高、適應(yīng)度強(qiáng)等特點(diǎn)補(bǔ)上了機(jī)床需求上的空缺，將漸漸代替普通串聯(lián)機(jī)床，成為適應(yīng)高速化NC加工的主要設(shè)備。關(guān)于并聯(lián)機(jī)床的研究一直是國(guó)內(nèi)外知名學(xué)者研究的課題之一，為了更大程度的滿足機(jī)床市場(chǎng)的需求，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為機(jī)床工程界研究的主要焦點(diǎn)。本文通過(guò)機(jī)床的概念化設(shè)計(jì)，確定機(jī)床整體布局的大致方向，然后結(jié)合本課題研究的6自由度剪式結(jié)構(gòu)，通過(guò)降低空間維度，來(lái)描述機(jī)床下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的位置。 本次設(shè)計(jì)的是剪式，其結(jié)構(gòu)包括：固定平臺(tái)（機(jī)床架）、上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（主軸部件）和下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（刀具安裝平臺(tái)），機(jī)床固定平臺(tái)是一個(gè)多邊形，下表面安裝著6個(gè)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊，其6個(gè)模塊下端設(shè)置著6個(gè)上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，6個(gè)上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)虎克鉸連接著6根定長(zhǎng)剛性連桿，6根定長(zhǎng)剛性連桿組成空間剪式封閉結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)下端通過(guò)虎克鉸連接著下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，加工刀具安裝在下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)下端，待加工工件裝夾在操作平臺(tái)上，當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊開始工作時(shí)，便通過(guò)連桿帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和刀具完成所需加工。本文以設(shè)計(jì)的角度，通過(guò)計(jì)算和選型完成機(jī)床上述零部件的合理化布局及設(shè)計(jì)，并利用CAXA繪制出裝配圖和零件圖。1第1章 總體方案的確定1.1 課題的研究背景 為滿足機(jī)床市場(chǎng)的高需求，提高機(jī)床加工適應(yīng)性。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多機(jī)床制造企業(yè)都在努力研究發(fā)展前景較好的并聯(lián)機(jī)床，并希望能從技術(shù)上有所突破。并聯(lián)機(jī)床(Parallel Machine Tools)，又稱虛(擬)軸機(jī)床(Virtual Axis Machine Tool)或并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)器(Parallel Kinematics Machine)，是一種將機(jī)并聯(lián)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械加工領(lǐng)域的機(jī)床，和有同一功能的普通NC機(jī)床相比，有如下優(yōu)點(diǎn)13：表1-1 并聯(lián)機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)原因剛度比大采用機(jī)構(gòu)，時(shí)，連桿僅受壓、拉力。響應(yīng)較快運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)降低了慣性，改善了伺服控制器品質(zhì)，保證了較高的進(jìn)給速度。加工適應(yīng)度強(qiáng)可通過(guò)刀具切換進(jìn)行多坐標(biāo)銑、切斷、車削、以及各種特種加工。技術(shù)價(jià)值高它有著機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制程序較復(fù)雜的特點(diǎn)，所擁有的技術(shù)含量較高。 90年代左右，在國(guó)外NC展覽會(huì)，由美國(guó)的一家銑床公司首次推出了稱為Hexapod（6足蟲）與VARIAX（變異型）的并聯(lián)機(jī)床，引發(fā)了工程界的熱論13。隨后，許多研究單位和大學(xué)的研究院，相繼研制出了各種異形結(jié)構(gòu)的NC并聯(lián)銑床、水射流并聯(lián)機(jī)床及坐標(biāo)測(cè)量并聯(lián)機(jī)等等。與此同時(shí)，由美國(guó)工程學(xué)術(shù)界提議的“專門用戶協(xié)會(huì)Hexapod”成立于1996年，從此國(guó)內(nèi)、外知名學(xué)者便開始了對(duì)并聯(lián)NC機(jī)床的漫漫探索之旅。僅僅5年間，國(guó)內(nèi)、外大大小小的“NC機(jī)床博覽會(huì)”上都有它的身影，被一致評(píng)為“21世紀(jì)制造業(yè)不可或缺的主要加工設(shè)備”。 在，并聯(lián)機(jī)床技術(shù)的研究已列入了“95”和“863高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃”的科技計(jì)劃中，并在的號(hào)召下，召開了并聯(lián)機(jī)床技術(shù)相關(guān)的研討會(huì)，參與會(huì)議的大多數(shù)是從事CNC技術(shù)研究的中堅(jiān)力量，會(huì)議中研討了并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展前景、研發(fā)的關(guān)鍵性技術(shù)及待研發(fā)的相關(guān)問題1。 總體來(lái)說(shuō)，并聯(lián)機(jī)床區(qū)別于普通結(jié)構(gòu)機(jī)床是：其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但位置計(jì)算和控制技術(shù)較復(fù)雜。此種機(jī)床摒棄了固有的以刀具為導(dǎo)向的思維方式，采用了36根并聯(lián)連桿形成36個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，在空間中組成封閉的曲面，通過(guò)此種結(jié)構(gòu)不僅能提高機(jī)床的加工剛度，還可以改善加工效率和質(zhì)量、提高其進(jìn)給速度，使得機(jī)床更容易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化高速化的加工11。此類機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度較高、加速度高、適應(yīng)度強(qiáng)等特點(diǎn)，受到了工程和學(xué)術(shù)研究界的高度關(guān)注15。1.2 并聯(lián)機(jī)器的認(rèn)識(shí) 并聯(lián)機(jī)器是包含一個(gè)以上的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的機(jī)器，而并聯(lián)機(jī)構(gòu)是指一種將驅(qū)動(dòng)模塊安裝在多個(gè)連桿上形成空間封閉的多自由度結(jié)構(gòu)2。 十九世紀(jì)末，一種6自由度的輪胎測(cè)試機(jī)是最早出現(xiàn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的文獻(xiàn)。此種測(cè)試機(jī)于1954年研發(fā)成功，一直使用了46年才被替代，同年被送入英國(guó)國(guó)家科學(xué)和工業(yè)博物館。 20世紀(jì)的中期，Stewar發(fā)表了一篇名為一種6自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的文獻(xiàn)，首次通過(guò)論文的形式向全球工程屆展現(xiàn)了并聯(lián)機(jī)器，使得并聯(lián)機(jī)構(gòu)獲得了工程界的高度關(guān)注4。當(dāng)時(shí)，由于運(yùn)算和科技技術(shù)等限制，使得研究并聯(lián)機(jī)器的進(jìn)展較慢。隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技技術(shù)的不斷發(fā)展，也同時(shí)促進(jìn)了并聯(lián)機(jī)器的發(fā)展和運(yùn)用。通過(guò)后續(xù)研究表明，基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的機(jī)器人具有很高的速度和加速度，而且動(dòng)態(tài)特性也較好。1.3 課題研究的內(nèi)容本設(shè)計(jì)過(guò)程的主要工作：1. 查找-PSS剪式并聯(lián)機(jī)床相關(guān)的文獻(xiàn)，充分了解其工作原理，制定出合理的方案，繪出整體草圖。2. 通過(guò)概念化的設(shè)計(jì)，找到合理的整體布局，并對(duì)機(jī)架和機(jī)身進(jìn)行布局設(shè)計(jì)。3. 通過(guò)所需的計(jì)算和零部件的選型，來(lái)進(jìn)一步完善剪式并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4. 利用CAXA軟件完成整體的裝配及零部件圖，并完善本機(jī)構(gòu)整機(jī)設(shè)計(jì)。1.3.1 剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)介紹1.剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)的定義剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)（Parallel Mechanism）是一種將驅(qū)動(dòng)組件安裝在多個(gè)連桿上形成空間封閉的多自由度剪式結(jié)構(gòu)，屬于并聯(lián)機(jī)床的一種類型。2.剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 下表為剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)15：表1-2 剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)具有這些特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、剛性較好承載力強(qiáng)微小運(yùn)動(dòng)精度高運(yùn)動(dòng)時(shí)，載荷不高位置計(jì)算反解簡(jiǎn)單3.6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu) 并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究較多的一種是：，此種機(jī)構(gòu)迄今為止還存在很多待解決的問題。例如：平臺(tái)運(yùn)動(dòng)空間位置的計(jì)算、精度標(biāo)定等等。一般來(lái)說(shuō)，此類機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有6個(gè)運(yùn)動(dòng)的鉸鏈，才能實(shí)現(xiàn)全部并聯(lián)15。1.3.2 確定剪式并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)形狀 剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)的變形組合有許多種，如、等變形組合4。根據(jù)此次設(shè)計(jì)要求，選擇本次設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形狀為：型。 型剪式并聯(lián)結(jié)構(gòu)是將個(gè)絲杠組件安裝在機(jī)架上，每個(gè)絲杠組件連接根定長(zhǎng)剛性連桿，定長(zhǎng)剛性連桿下端設(shè)置著加工平臺(tái)。此種結(jié)構(gòu)與同型號(hào)的普通機(jī)床的區(qū)別是：工作范圍較大。本次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，選用了6個(gè)完全相同的定長(zhǎng)剛性連桿，為了保證機(jī)床加工精度，也可以通過(guò)在連桿內(nèi)部開鑿冷卻槽來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)軌配合絲杠傳動(dòng)，使得剪式運(yùn)動(dòng)可量化，如果加工的工件較長(zhǎng)，可通過(guò)延長(zhǎng)導(dǎo)軌和絲杠進(jìn)行加工。比較選定鉸鏈如下表1-3所示：表1-3 球鉸與虎克鉸的性能比較類型成本f數(shù)量虎克鉸小個(gè)球鉸高較小個(gè)通過(guò)上述各項(xiàng)的比較，顯然虎克鉸性價(jià)比高，故本設(shè)計(jì)通過(guò)來(lái)連接連桿和各運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，綜上所述各連桿的構(gòu)成形式就如下3：上固定平臺(tái) 滾珠絲杠 上運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 虎克鉸 連桿 虎克鉸 下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，因此由并聯(lián)機(jī)床的命名為6-PUU剪式并聯(lián)機(jī)器人。 以上的剪式并聯(lián)機(jī)床主要零件包括：交流伺服電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠螺母副、JSA導(dǎo)軌、連桿、上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、上平臺(tái)、下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、絲杠支撐底座、立柱、虎克鉸等，為了使以上機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，必須在研究過(guò)程充分了解其運(yùn)動(dòng)關(guān)系。1.3.3 剪式并聯(lián)機(jī)床零部件選用及計(jì)算1剪式并聯(lián)機(jī)床坐標(biāo)描述及計(jì)算 （1）坐標(biāo)系的建立； （2）初始條件的確立； （3）利用空間三角形計(jì)算絲杠長(zhǎng)度；2.滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型3.滾動(dòng)軸承及螺旋鋼帶防護(hù)罩的選用4.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選型計(jì)算5.交流伺服電動(dòng)機(jī)的選型6.聯(lián)軸器選用 1.3.4 繪制裝配圖，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了能直接體現(xiàn)出機(jī)床外形結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)運(yùn)用CAXA繪圖軟件畫出裝配圖和零件圖，方便后續(xù)的優(yōu)化和完善19。第2章 剪式并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 此部分主要包括剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)整體的構(gòu)成，還有最主要的運(yùn)動(dòng)組件的設(shè)計(jì)，以及機(jī)架的整體設(shè)計(jì)8。2.1 機(jī)床中并聯(lián)機(jī)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)2.1.1概念設(shè)計(jì) 概念設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)機(jī)床所需的自由程度，概念化的設(shè)計(jì)出整體布局，包含機(jī)架及安裝在機(jī)架上的各種并聯(lián)機(jī)構(gòu)模塊的合理布局8。2.1.2運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì) 此處設(shè)計(jì)包括工作空間的分析和描述機(jī)床運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)分析工作空間的可行性，來(lái)進(jìn)一步的描述機(jī)床的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)20。由于本次設(shè)計(jì)的是關(guān)于6自由度的并聯(lián)機(jī)床，其工作空間是由6跟定長(zhǎng)剛性連桿并聯(lián)而組成的空間封閉曲面，為了能更好的描述空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，本設(shè)計(jì)采用降低空間維度來(lái)描述。2.2桿件模塊的配置桿件模塊是剪式機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊。桿件模塊的配置主要考慮的問題是8：（1）桿件的基點(diǎn)是固定的還是移動(dòng)的（2）桿件的長(zhǎng)度是可變的還是固定的（3）桿件與動(dòng)平臺(tái)的連接形式 我選擇的是一個(gè)固定長(zhǎng)度的桿，其特征是固定桿兩端分別連接著虎克鉸，兩端的虎克鉸分別于安裝在上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)表面，上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)置在絲杠模塊上端。具體的控制過(guò)程為：8，通過(guò)導(dǎo)軌導(dǎo)向帶動(dòng)上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)，使得連桿帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行加工，由于伺服電機(jī)可實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)控制，則上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的位置將通過(guò)編碼器或是行程開關(guān)反饋到控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)反復(fù)運(yùn)動(dòng)。2.2.1 桿件設(shè)計(jì)(1) 桿件的分類 此桿通過(guò)剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)輸出，從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度，這是一個(gè)有一定長(zhǎng)度的剛性桿，所以桿的每個(gè)位置和姿態(tài)都將影響下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的位置和姿態(tài)。(2) 剪式并聯(lián)桿 剪式并聯(lián)桿是一個(gè)剛性的定長(zhǎng)桿，兩端設(shè)置著虎克鉸，具體外形如下：圖2-1剪式并聯(lián)桿 由圖2-1可見，剛性定長(zhǎng)桿空間斜放置，兩端通過(guò)連桿端蓋與虎克鉸鏈相連接。2.2.2 運(yùn)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 運(yùn)動(dòng)模塊是本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)裝置，其相關(guān)組件如圖2-2所示：圖2-2 運(yùn)動(dòng)模塊圖上圖表示運(yùn)動(dòng)模塊的組成部件，以及各部件的相對(duì)安裝位置。2.3鉸鏈的設(shè)計(jì)（虎克鉸） 通過(guò)第1章中的對(duì)比本設(shè)計(jì)選用虎克鉸，既可以滿足要求，又具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。虎克鉸是連接連桿和上、下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的定制非標(biāo)件，其功能是能圍繞某一特定的點(diǎn)旋轉(zhuǎn)以完成本設(shè)計(jì)所需的運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：圖 2-3虎克鉸結(jié)構(gòu)圖 如上圖根據(jù)本虎克鉸機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，選用標(biāo)準(zhǔn)件十字軸承，可滿足虎克鉸的運(yùn)動(dòng)要求。2.4機(jī)床框架和床身的設(shè)計(jì) 機(jī)床的框架設(shè)計(jì)除了要保證機(jī)床要求的工作空間和并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)裝置的安裝要求外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)考慮以下問題7：（1）框架零件的組成。（2）回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的連接。（3）刀具交換系統(tǒng)和刀具交換位置。（4）排屑傳送帶的位置。（5）電源和其他管路的連接方法。（6）在滿足要求的前提下，最大程度的節(jié)省材料?？紤]周全了上述問題之后，本畢設(shè)的機(jī)床框架如圖2-4示：圖 2-4 機(jī)床框架圖第3章 剪式并聯(lián)機(jī)床零部件選用及計(jì)算 此部分主要包括剪式并聯(lián)機(jī)床坐標(biāo)描述和絲杠長(zhǎng)度的確定及滾珠絲杠螺母副、JSA直線導(dǎo)軌副、交流伺服電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器等相關(guān)部件的選型與計(jì)算。剪式并聯(lián)機(jī)床三維構(gòu)架草圖如下：圖3-1 6-PUU剪式并聯(lián)機(jī)床三維構(gòu)架圖3.1 6-PUU剪式并聯(lián)機(jī)床坐標(biāo)描述與絲杠長(zhǎng)度計(jì)算本設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)如下圖所示5：圖3-2 并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 并聯(lián)機(jī)床它由6個(gè)空間運(yùn)動(dòng)鉸鏈成120均分3對(duì)。連桿兩端通過(guò)虎克鉸連接上、下平臺(tái)，以6個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)塊帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)。3.1.1 坐標(biāo)系的建立通過(guò)構(gòu)建空間坐標(biāo)系來(lái)描述剪式機(jī)床位置和姿態(tài)。如下圖所示：和分別是兩坐標(biāo)系的原點(diǎn)，屬于上、下平臺(tái)的中心點(diǎn)，XYZ和的正方向如下圖3-3所示。其中，和點(diǎn)分別表示是上、下。 123456 圖3-3 坐標(biāo)系示意圖 上圖中假設(shè)：的垂直距離等于，上圖中之間的角度關(guān)系是：；且上虎克鉸幾何中心關(guān)于上圓成對(duì)稱均勻分布。上圖中之間的角度關(guān)系是：；且下虎克鉸幾何中心關(guān)于下圓成對(duì)稱均勻分布5。 假設(shè)：由組成的上圓直徑為，由組成的下圓直徑為，其中。3.1.2 初始條件的確立 根據(jù)3.1.1中的假設(shè)條件，通過(guò)三維軟件模擬或是空間幾何關(guān)系，很容易可求出鉸鏈點(diǎn)、的坐標(biāo)，其中。 經(jīng)過(guò)計(jì)算坐標(biāo)為： 上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)鉸鏈點(diǎn)： 下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)鉸鏈點(diǎn)： 根據(jù)上述條件計(jì)算連桿長(zhǎng)度：BP= 其中i=1.2.3.4.5.6 (31)代入坐標(biāo)計(jì)算桿長(zhǎng)BP：BP=3.1.3 絲杠長(zhǎng)度的計(jì)算 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求剪式并聯(lián)機(jī)床X向行程100mm、Y向行程100mm、Z向行程100mm，得到如下并聯(lián)機(jī)床行程范圍示意圖：圖3-4 并聯(lián)機(jī)床行程范圍示意圖 其中(i=1.2.3.9）分別為并聯(lián)機(jī)床下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)行程范圍內(nèi)的極限點(diǎn)14，假設(shè)上述3.1.2的坐標(biāo)點(diǎn)為圖中極限點(diǎn)。當(dāng)下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)從一個(gè)極限點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一端的極限點(diǎn)，根據(jù)空間中連桿和平臺(tái)的關(guān)系，就可以推算出所需絲杠的最大長(zhǎng)度。由上述極限范圍利用空間三角形推算最大長(zhǎng)度如下圖：圖3-5 空間三角形推算絲杠的最大長(zhǎng)度 圖中=509.25mm為桿長(zhǎng)，=324mm為3.1.2坐標(biāo)位置假設(shè)條件。圖中假設(shè)下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)從極限點(diǎn)到另一端的極限點(diǎn)，由圖3-4得知有兩條路徑，分別是：和；圖3-5是根據(jù)路徑進(jìn)行分析的，先分析的過(guò)程點(diǎn)水平移動(dòng)了，下平臺(tái)由移動(dòng)到點(diǎn)，然后分析的過(guò)程從向上移動(dòng)的最大Z向行程是100mm，則下平臺(tái)由移動(dòng)到點(diǎn)，根據(jù)分析此過(guò)程可知所需絲杠的最大長(zhǎng)度為：181.54 mm 綜上分析過(guò)程可知，無(wú)論從運(yùn)動(dòng)到(i=1.2.3.9），所需絲杠的長(zhǎng)度都不會(huì)超過(guò)181.54mm，所以滑塊的最大位移量為181.54mm，圓整為200mm；綜上所述，的螺紋長(zhǎng)度應(yīng)大于。3.2 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 本小節(jié)將由剪式機(jī)床所需要的力，推算出滾珠絲杠螺母副所需的最大動(dòng)載荷，然后根據(jù)動(dòng)載荷對(duì)其進(jìn)行初選和校核6。3.2.1 最大工作載荷的計(jì)算 最大工作載荷是一種進(jìn)給牽引力，是滾珠絲杠螺母副所能承載的最大軸向力，其包含6。圖3-6 力分析幾何圖從以上的幾何圖可以看出：=50.5 (32) 通過(guò)參考文獻(xiàn)資料中對(duì)并聯(lián)機(jī)床的相關(guān)分析5，得知=670N，=3.25m/min；假設(shè)移動(dòng)部件=9.810N。（1）豎直方向最大工作載荷為： （33)（2）螺母副上的最大工作載荷6： (34) 式中： 折算到絲杠上的最大工作載荷 豎直方向的最大工作載荷 滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，根據(jù)上述取，可計(jì)算3.2.2 最大動(dòng)載荷的計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的最大動(dòng)載是指在有軸向負(fù)載的前提下，回轉(zhuǎn)之后，仍不會(huì)出現(xiàn)任何磨損現(xiàn)象6。其公式如下： (35) (36) (37) 式中： 滾珠絲杠副壽命，以為單位 硬度系數(shù)， 載荷系數(shù)，取中等沖擊值 絲杠轉(zhuǎn)速 為最大切削力條件下的進(jìn)給速度 絲杠導(dǎo)程 為使用壽命，對(duì)于數(shù)控機(jī)床取初選導(dǎo)程，由3.2.1的速度為代入可計(jì)算得： = = 3.2.3 絲杠規(guī)格型號(hào)的初選由上述3.2.2的計(jì)算，選G系列型號(hào)為3205-4的滾珠絲杠副6，其外形圖如下：圖3-7 G系列3205-4滾珠絲杠副圖表3-1 G系列3205-4的滾珠絲杠副相關(guān)尺寸規(guī)格型號(hào)直徑導(dǎo)程底徑外徑安 裝尺 寸油杯額定載荷/Nd0Phd2d1D1DD4BhMCaCoa3205-432528.231.2508267137712M61367538788根據(jù)上表額定動(dòng)載荷=13675N，滿足要求。3.2.4 傳動(dòng)效率的計(jì)算傳動(dòng)效率公式如下： (38) 式中:傳動(dòng)效率 絲杠螺旋升角 摩擦角，其摩擦角約等于 其中 : (39) 絲杠導(dǎo)程，公稱直徑，近似取為 所以 代入公式計(jì)算得：由滾珠絲杠副的效率一般為，故滿足要求。 3.2.5 剛度的校驗(yàn) 本設(shè)計(jì)滾珠絲杠螺母副的選用“”形式進(jìn)行安裝，具體形態(tài)如下：3-8 滾珠絲杠的 滾珠絲杠螺母副的形變計(jì)算和剛度驗(yàn)算如下所示6：（1） 絲杠的拉伸或壓縮變形量9 具體公式如下： (310) 式中: 絲杠的變形量 絲杠的最大工作載荷 材料彈性模數(shù)，對(duì)鋼 滾珠絲杠截面面積 絲杠兩端支承間的距離“+”號(hào)用于拉伸，“-”號(hào)用于壓縮。其中；（為絲杠的底徑，由上表3-1中）。表3-2 導(dǎo)程與余程72.534568101216101216202432404550 由上述3-2表中，導(dǎo)程為5mm則余程，上述選用絲杠G系列的螺母長(zhǎng)度，代入計(jì)算絲杠螺紋為： (311) 圓整，取支承跨距為,代入公式計(jì)算得：（2）絲杠的接觸形變9具體計(jì)算公式為： (312)式中: 滾珠直徑， 絲杠的預(yù)緊力，有 滾珠數(shù)量， 單圈滾珠數(shù)，（為公稱直徑）即， 圓整為126個(gè)滾珠。代入公式得：（3）剛度的校驗(yàn)絲杠總的形變量： (313)顯然，則校驗(yàn)合格。3.2.6 穩(wěn)定性的校驗(yàn)為了使?jié)L珠絲杠螺母副不出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，本小節(jié)對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)公式如下6： (314)式中： 臨界載荷，單位為N； 絲杠支撐系數(shù)，相關(guān)系數(shù)如下表：表3-3 導(dǎo)絲杠支撐系數(shù)支撐形式“雙推-自由”“雙推-簡(jiǎn)支”“雙推-雙推”“單推-單推”0.25241 ??； 材料彈性模數(shù)，對(duì)鋼E=21MPa K穩(wěn)定的安全系數(shù)，取值范圍，此處； a絲杠支承距離（mm），a=320mm； I絲杠慣性力矩 公式： (315) 代入公式計(jì)算得：顯然，=1211N，故滾珠絲杠穩(wěn)定性校驗(yàn)合適。3.2.7 滾珠絲杠總長(zhǎng)度的確定圖3-9 滾珠絲杠桿圖根據(jù)上圖表示絲杠桿總長(zhǎng)度：L=523mm。3.3 滾動(dòng)軸承及螺旋鋼帶防護(hù)罩的選用 本小節(jié)主要通過(guò)計(jì)算載荷選出滾動(dòng)軸承，然后根據(jù)軸承參數(shù)選取螺旋鋼帶防護(hù)罩。3.3.1 基本額定載荷的計(jì)算具體計(jì)算公式如下6： (316) 式中： 速度系數(shù)，取=0.370； 壽命系數(shù)，取=3.11； 當(dāng)量動(dòng)載荷，??；代入數(shù)據(jù)得：3.3.2 滾動(dòng)軸承的選擇由3.2.7得知絲杠桿軸承端=，基本額定載荷=10178.95N，根據(jù)以上條件選角接觸球軸承。 其相關(guān)參數(shù)如下：表3-4 絲杠桿軸承參數(shù)外形尺寸極限轉(zhuǎn)速重量型號(hào)dDB脂油型25471211.27.0812000170000.074圖3-10 軸承外形尺寸由虎克鉸軸徑d=6mm，故選02系列，代號(hào)的。表3-5 虎克鉸軸承參數(shù)外形尺寸重量型號(hào)dDB脂油61962.801.05360000.00083.3.3 軸承的校驗(yàn)（1）壽命校驗(yàn)公式如下： (317)式中：額定動(dòng)載荷，=11200N 工作轉(zhuǎn)速， 當(dāng)量動(dòng)載荷，=1211N將上述數(shù)據(jù)代入：15000，故壽命校驗(yàn)合適。（2）額定靜載荷校驗(yàn) (318) 式中：基本額定靜載荷 當(dāng)量靜載荷，取 安全系數(shù)，取=2代入計(jì)算得：顯然2422N，故靜載荷校驗(yàn)合適。3.3.4 螺旋鋼帶防護(hù)罩的選型計(jì)算防護(hù)罩小端內(nèi)徑： (319)式中：保護(hù)套小端內(nèi)徑 被保護(hù)零件的最大直徑，=28mm則代入計(jì)算得： 取絲桿的跨徑a=320，查手冊(cè)選擇LGB規(guī)格代號(hào)為：40-550-50的螺旋鋼帶防護(hù)罩，其端蓋外形如下圖：圖3-11 螺旋鋼帶防護(hù)罩小端法蘭外形尺寸圖3-12 螺旋鋼帶防護(hù)罩大端法蘭外形尺寸螺旋鋼帶防護(hù)罩的尺寸為：表3-6 螺旋鋼帶防護(hù)罩尺寸規(guī)格代號(hào)最大延伸長(zhǎng)度最小壓縮長(zhǎng)度保護(hù)套小端徑保護(hù)套大端徑LGB規(guī)格40-550-50550504067 計(jì)算大端法蘭內(nèi)徑的公式為：(68)mm (320)由表3-6代入計(jì)算得：=75mm 計(jì)算小端法蘭外徑的公式為：(12)mm (321)由表3-6代入計(jì)算得：=39mm3.4 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選型計(jì)算直線導(dǎo)軌副具有摩擦因數(shù)小、不易磨損、便于安裝和預(yù)緊、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)6。3.4.1 導(dǎo)軌的初選結(jié)合本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選用型號(hào)為JSA-LG15的導(dǎo)軌，其長(zhǎng)度系列如下6：表3-7 JSA型導(dǎo)軌長(zhǎng)度系列導(dǎo)軌副型號(hào)導(dǎo)軌長(zhǎng)度系列/mmJSA-LG15280340400460520640700760根據(jù)絲桿跨徑，取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度系列為400mm。初選JSA-KL型導(dǎo)軌其外形圖如下：圖3-13 JSA-KL型直線導(dǎo)軌副外形JSA-KL型導(dǎo)軌基本尺寸參數(shù)如下表：表3-8 JSA-KL型直線導(dǎo)軌副尺數(shù)參數(shù)型號(hào)裝配后導(dǎo)軌滑塊尺寸HWBIFKTJSA-LG152415.51615206015004719.4711型號(hào)滑塊尺寸靜力矩JSA-LG157.97.69.512.3386540.530M55561556188983.4.2 工作載荷的計(jì)算 由于設(shè)計(jì)尺寸要求，采用雙導(dǎo)軌、二滑塊的支承形式。在此，直線導(dǎo)軌副主要起到是導(dǎo)向作用。所需承受的工作載荷較小，此處假設(shè)工作載荷為0.1KN。3.4.3 距離額定壽命的計(jì)算假設(shè)導(dǎo)軌的期望距離80，當(dāng)選擇球時(shí)6， 計(jì)算公式如下： (322)式中： L距離額定壽命，單位為km； 額定動(dòng)載荷，單位為kN；=7.64kN； F滑塊上的工作載荷，單位為kN，F(xiàn)=0.1kN； 硬度系數(shù)，如表3-9所示，取=0.8； 溫度系數(shù)，如表3-10所示；取=0.9； 接觸系數(shù)，如表3-11所示；取=0.81； 精度系數(shù)，如表3-12所示；取=0.9； 載荷系數(shù)，如表3-13所示；取=2；表 3-9 硬度系數(shù)滾道硬度（HRC）505558-640.530.81.0表 3-10 溫度系數(shù)工作溫度/<100100-150150-200200-2501.000.900.730.60表 3-11 接觸系數(shù)每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)123451.000.810.720.660.61表 3-12 精度系數(shù)精度等級(jí)23451.01.00.90.9表 3-13 載荷系數(shù)10工況低速工況中速工況高速工況1-1.51.5-22-3.5將上述數(shù)據(jù)代入式中： = =87.4km=80km滿足設(shè)計(jì)要求。3.5 交流伺服電動(dòng)機(jī)的選型與校驗(yàn) 關(guān)于交流伺服電動(dòng)機(jī)的選型，其主要工作內(nèi)容有：1.計(jì)算滾珠絲杠對(duì)交流伺服電機(jī)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；2.計(jì)算交流伺服電機(jī)在不同場(chǎng)合下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；3.取上述2中其中較大的值用來(lái)計(jì)算峰值負(fù)載轉(zhuǎn)矩和功率7，以此作為初選交流伺服電動(dòng)機(jī)的依據(jù)；4.通過(guò)交流伺服系統(tǒng)的慣性匹配原則和電機(jī)發(fā)熱校核，對(duì)所選的交流伺服電機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)7。3.5.1 計(jì)算滾珠絲杠對(duì)交流伺服電機(jī)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（1）滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算6 圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式如下： (323) 式中: 材料密度，取; L絲杠跨徑，L=344mm=34.4cm； 絲杠的公稱直徑，取=32mm=3.2cm； 代入公式計(jì)算得 ：由于伺服電機(jī)直接與滾珠絲杠軸連接，故電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： (324) （2） 安裝在絲杠螺母上的運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量其公式如下： (325)式中： 絲杠導(dǎo)程，?。?運(yùn)動(dòng)部件在各個(gè)連桿上分?jǐn)偟闹亓?，；代入公式?jì)算得：（3）總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 由于電動(dòng)機(jī)直接與絲杠桿相連，故絲杠桿對(duì)交流伺服電機(jī)產(chǎn)生的等于： (326) 3.5.2 計(jì)算交流伺服電機(jī)在不同場(chǎng)合下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 本小節(jié)將計(jì)算交流伺服電機(jī)不同場(chǎng)合下運(yùn)行的負(fù)載轉(zhuǎn)矩6。1. 高速空載場(chǎng)合下啟動(dòng) (327) 式中 ：伺服電機(jī)所需的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 伺服電動(dòng)機(jī)上的最大加速轉(zhuǎn)矩 安裝在絲桿上的部件的摩擦轉(zhuǎn)矩 絲杠桿形成的附加摩擦力矩（1）伺服電動(dòng)機(jī)上的最大加速轉(zhuǎn)矩： (328) 式中： 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 伺服電動(dòng)機(jī)的加速時(shí)間，取； 伺服電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速（r/min），；代入公式計(jì)算得 ：（2）安裝在絲桿上的部件的摩擦轉(zhuǎn)矩 (329) (330) 式中：導(dǎo)軌的摩擦力（N） 滾珠絲杠導(dǎo)程（m） 傳動(dòng)鏈總效率，取 總傳動(dòng)比，=1 垂直方向工作載荷，=670N G運(yùn)動(dòng)部件總重力，G=98N 導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，取=0.003代入上式得：（3）絲杠桿形成的附加摩擦力矩 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的滾珠絲杠的傳動(dòng)效率為，導(dǎo)致，故此處可忽略。綜合所述得： (331)2.伺服電機(jī)滿載場(chǎng)合運(yùn)行 (332) 式中：關(guān)于與電機(jī)的運(yùn)行狀況無(wú)關(guān)，所以其數(shù)值與上述1相同。 伺服電機(jī)滿載時(shí)的最大工作轉(zhuǎn)矩() (333) 其中：進(jìn)給方向最大工作載荷（N），； 傳動(dòng)鏈效率，；代入數(shù)據(jù)計(jì)算：分別將、代入： (334)3.選大的那個(gè)值伺服電動(dòng)機(jī)的最大負(fù)載 (335)3.5.3 初選伺服電動(dòng)機(jī) 由于該伺服電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)工作在變負(fù)載的條件下，故按方均根負(fù)載初選伺服電動(dòng)機(jī)7。 計(jì)算負(fù)載峰值力矩有如下公式： （336）式中：伺服電動(dòng)機(jī)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩 正轉(zhuǎn)矩時(shí)間， 負(fù)轉(zhuǎn)矩時(shí)間，將上述代入公式得：負(fù)載峰值力矩 如果要求電動(dòng)機(jī)在峰值負(fù)載轉(zhuǎn)矩下以峰值轉(zhuǎn)速不斷的驅(qū)動(dòng)負(fù)載，則電動(dòng)機(jī)功率有如下公式7： （337）式中：負(fù)載峰值力矩 電動(dòng)機(jī)負(fù)載峰值轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)效率，取 系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入公式得：估算出的后就可以選取電動(dòng)機(jī)了，使其額定功率滿足： 根據(jù)上述條件，選取BONMET公司制造的SM80系列，型號(hào)為SM80-024-30LFB的交流伺服電動(dòng)機(jī)。表3-14 伺服電機(jī)的主要參數(shù)SM系列電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)配置轉(zhuǎn)子慣量電動(dòng)機(jī)代號(hào)轉(zhuǎn)速功率SFCSFC+SM80-024-30LFB2.430000.75KwSA3L06BSA3L16B1.06103.5.4 伺服電動(dòng)機(jī)的校驗(yàn)1.伺服系統(tǒng)慣量匹配原則 實(shí)踐證明，的比值大小對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能影響很大，而且與電機(jī)的種類及其應(yīng)用場(chǎng)合有關(guān)，對(duì)于本設(shè)計(jì)中慣量較小的電機(jī)，一般要求7。由上述3.5.1得知： 由上述3-14表中：代入計(jì)算得：由12.63，故滿足匹配原則。2.伺服電動(dòng)機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩 已知：加速時(shí)間，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3000，工作所需轉(zhuǎn)速650，則電動(dòng)機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩為： （338）式中：為正常工作是電機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量， 絲杠對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 加速時(shí)間，取 傳動(dòng)效率， 伺服電動(dòng)機(jī)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩當(dāng)時(shí)，代入計(jì)算得：當(dāng)時(shí)，代入計(jì)算得：3.伺服電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核7已知：，如圖2-12，其方均根轉(zhuǎn)矩為：=1.1931.394故有，=1.7222.012由伺服電機(jī)的應(yīng)滿足下列公式： （339）式中：伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 均方根轉(zhuǎn)矩 安全的系數(shù)，取 波形的系數(shù)，矩型波取代入式中有： （340）由1.7222.012>1.26，這表明該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩滿足要求。3.5.5 伺服電動(dòng)機(jī)的尺寸圖3-14 伺服電動(dòng)機(jī)外形圖其安裝尺寸如下表：表3-15 電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸電機(jī)型號(hào)LLABMDSM80-024-30LFB19701503053125M61003.6 聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器是用來(lái)連接伺服電機(jī)和絲杠桿的零件，一般分為剛性和撓性兩大類。為滿足本設(shè)計(jì)要求選用撓性聯(lián)軸器6。3.6.1 計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩公稱轉(zhuǎn)矩的計(jì)算如下6： （341）式中：傳遞的功率，單位為kw 軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min 根據(jù)3.5所選的伺服電機(jī)=0.75kw；n=650r/min代入公式：應(yīng)用時(shí)，還應(yīng)考慮實(shí)際的工況，所以計(jì)算公式如下： （342）式中：實(shí)際應(yīng)用轉(zhuǎn)矩（） 公稱的轉(zhuǎn)矩（） 工況系數(shù)，取=1.5代入計(jì)算得：3.6.2 聯(lián)軸器的初選 根據(jù)上述計(jì)算及表3-15中伺服電機(jī)19和本文絲桿末端尺寸，初步選取SLK2系列的定位螺栓固定平行式聯(lián)軸器，型號(hào)為：SLK2-C200-1819。其聯(lián)軸器外形如下圖：圖3-15 聯(lián)軸器外形尺寸圖以下是該聯(lián)軸器的主要參數(shù)表：表3-16 聯(lián)軸器的主要參數(shù)表型號(hào)d1d2DLL1M扭緊力矩（）SLK2-C200-1819191850.8516.7M67.53.6.3 聯(lián)軸器的校驗(yàn)根據(jù)初選的聯(lián)軸器的參數(shù)表，對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)：表3-17 初選聯(lián)軸器的參數(shù)表代號(hào)軸向偏差重量SLK2-C200-1819（）（）（r/min）（）（mm）（g）14.028.045003.00.15392 根據(jù)3.5可知：剪式并聯(lián)機(jī)床的工作,工作轉(zhuǎn)矩；由上表3-17可知，初選聯(lián)軸器的最大轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)矩。顯然：且；故型號(hào)為：SLK2-C200-1819的聯(lián)軸器，校驗(yàn)合適。第4章 結(jié)論與展望4.1 結(jié)論 本設(shè)計(jì)是以目前市場(chǎng)上現(xiàn)有機(jī)床為參考，進(jìn)行的六自由度剪式并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)，并用CAXC軟件畫出裝配圖和零件圖。根據(jù)前3章的綜合分析，本設(shè)計(jì)得出如下結(jié)論： 1.剪式并聯(lián)機(jī)床的剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以彌補(bǔ)普通串聯(lián)機(jī)床的許多不足16。 2.剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)屬于新一代的機(jī)床，有寬廣的發(fā)展空間。3.剪式并聯(lián)機(jī)床雖然機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但空間位置和姿態(tài)的描述及控制技術(shù)都較復(fù)雜，仍然需要廣大學(xué)者大力研究12。 4.雖然剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)目前仍存在著許多技術(shù)上的難題，但隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，其未來(lái)的發(fā)展前景很樂觀，具有深入研究和開發(fā)的意義。4.2 剪式并聯(lián)機(jī)床的前景展望 本畢業(yè)設(shè)計(jì)只是在并聯(lián)機(jī)床的一個(gè)小的方向6自由度剪式并機(jī)構(gòu)，進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究分析，由于剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)特性的復(fù)雜，仍有若干主題值得在未來(lái)繼續(xù)深入研討16。 與此同時(shí)，隨著社會(huì)的進(jìn)步，其他的科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展也為開發(fā)剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)，提供了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)12。例如，以下問題就值得未來(lái)深入研討。1.智能化機(jī)器人的應(yīng)用2.多功能剪式并聯(lián)機(jī)械手3.柔性剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型4.微型剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型 另外在未來(lái)的醫(yī)療發(fā)展中，醫(yī)療機(jī)器人也將必不可少，所以在醫(yī)療、微型操作手、納米操作手等方面也可以通過(guò)剪式并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)研究。參考文獻(xiàn)1王知行,李建生,王洋等.3-HSS并聯(lián)機(jī)床.制造技術(shù)與機(jī)床,1999,(9)2黃真,孔令富,方躍法.并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)理論及控制 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19973張旭華.6-THRT并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)性能研究.南京理工大學(xué)碩士論文J.20044Nguyen C C,Antrazi S S,etal.Experimental study of motion control and trajectory planning for a Stewart platform robot manipulator.In：proceedings of the IEEE International Conference on Roboties and Automation,1991,25張曙，U.Heisel.并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20036尹志強(qiáng).機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.合肥.機(jī)械工業(yè)出版社，20077林述溫.機(jī)電裝備設(shè)計(jì). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20028孫恒,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理.北京,高等教育出版社,20069劉鴻文.材料力學(xué).北京,高等教育出版社,200410濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京,高等教育出版社,200811 M. Mitsuishi, S. Warisawa