大型設(shè)備動(dòng)力裝置與減速裝置對(duì)接平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含12張CAD圖
大型設(shè)備動(dòng)力裝置與減速裝置對(duì)接平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含12張CAD圖,大型,設(shè)備,裝備,動(dòng)力裝置,減速,裝置,對(duì)接,平臺(tái),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),12,十二,cad
一、選題依據(jù)1論文(設(shè)計(jì))題目大型設(shè)備動(dòng)裝置與減速裝置對(duì)接平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2研究領(lǐng)域機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備動(dòng)裝置與減速裝置的自動(dòng)機(jī)械對(duì)接, 在對(duì)接過(guò)程中保證對(duì)接的精度和效率。3論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值理論意義: 隨著大型現(xiàn)代化機(jī)械裝備在社會(huì)上的廣泛應(yīng)用, 規(guī)格較大的動(dòng)與減速部件的裝配工作的問(wèn)題日益凸顯出來(lái)。由于裝配工作是一個(gè)頻度較高的工作, 人工操作效率低并且給人帶來(lái)很大工作強(qiáng)度。所以要充分利用機(jī)械的優(yōu)越性, 可以大大的減少人的勞動(dòng)強(qiáng)度, 并且效率較高。鑒于對(duì)接條件的復(fù)雜性, 我們可以做出來(lái)多自由度的對(duì)接平臺(tái), 以適應(yīng)對(duì)接多種條件, 在設(shè)計(jì)過(guò)程中, 使用絲杠等構(gòu)件可以提高平臺(tái)的精度, 再附加上反饋設(shè)備, 可以減少對(duì)接時(shí)間。適應(yīng)社會(huì)對(duì)機(jī)械對(duì)接平臺(tái)的大趨勢(shì), 為我國(guó)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。特別對(duì)于大型動(dòng)與減速裝置的對(duì)接問(wèn)題是裝配過(guò)程中一個(gè)難點(diǎn), 由于對(duì)接處接口精度較高, 且對(duì)接的兩部件比較笨重, 調(diào)整過(guò)程往往采用人工手動(dòng)的方式調(diào)整, 且對(duì)接調(diào)整過(guò)程無(wú)實(shí)時(shí)反饋, 只能憑經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè), 耗時(shí)較長(zhǎng)。本課題旨在通過(guò)設(shè)計(jì)具有實(shí)時(shí)反饋功能的對(duì)接平臺(tái), 達(dá)到提高對(duì)接精度與成功率, 節(jié)省調(diào)整時(shí)間的目的。4目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)在對(duì)接平臺(tái)有混聯(lián)六自由度精密裝校平臺(tái), 六自由度精密裝校平臺(tái)在整個(gè)下裝裝校系統(tǒng)中具有核心地位, 其六自由度末 端執(zhí)行器的位姿調(diào)整速度及調(diào)整精度直接影響到 LRu 模塊精確、可靠以及高效率的裝校 。六自由度位姿調(diào)整涉及到平臺(tái)的輸入與輸出關(guān)系, 平臺(tái)的輸出即六自由度位姿調(diào)整是實(shí)現(xiàn) LRU 模塊裝校的前提 。平臺(tái)的輸入是伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn),其中六自由度平臺(tái)的末端執(zhí)行器在空間的位置變化與伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸入存在一定的數(shù)學(xué)映射關(guān)系, 簡(jiǎn)稱控制算法, 將這種控制算法以程序的形式輸入運(yùn)動(dòng)控制器,則通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器的控制即可實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)末端執(zhí)行器的可控調(diào)整。用運(yùn)動(dòng)學(xué)理論, 推導(dǎo)用于運(yùn)動(dòng)控制器控制的末端平臺(tái)位置逆解及正解、速度的正解與逆解, 構(gòu)建誤差模型并對(duì)末端平臺(tái)誤差作補(bǔ)償, 研究傳感器反饋的閉環(huán)控制, 最終實(shí)現(xiàn)六自由度精密裝校平臺(tái)對(duì) LRU 模塊的可控精密自動(dòng)調(diào)整。目前能對(duì)末端執(zhí)行器進(jìn)行六自由度位姿調(diào)整的主要是并聯(lián)六自由度運(yùn)動(dòng)臺(tái), 簡(jiǎn)稱Stewan 運(yùn)動(dòng)平臺(tái), 在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi), 并聯(lián)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生以后, 并未引起時(shí)人們的足夠關(guān)注, 基于串聯(lián)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)機(jī)器人占據(jù)主導(dǎo)地位, 主要是由于并聯(lián)結(jié)構(gòu)計(jì)算大, 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及動(dòng)學(xué)難度大, 并且位置有時(shí)還存在奇異性。然而串聯(lián)機(jī)構(gòu)由于自身的缺點(diǎn)無(wú)法克服, 在工業(yè)應(yīng)用上有一定的局限性, 隨著對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)斷加深、一些理論問(wèn)題的解決及計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能增強(qiáng), 并聯(lián)機(jī)器人較串聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)得到凸顯, 因此并聯(lián)機(jī)構(gòu)大大彌補(bǔ)串聯(lián)機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中存在的足?;炻?lián)精密裝校平臺(tái)是一個(gè)較為復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng), 涉及到并聯(lián)機(jī)構(gòu)的各類知識(shí), 是一個(gè)較為復(fù)雜的綜合性的工程, 涉及到空間機(jī)構(gòu)、調(diào)平技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、先進(jìn)制造和精度設(shè)計(jì)等多項(xiàng)領(lǐng)域。對(duì)于現(xiàn)代飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配技術(shù)涉及面向柔性裝配的數(shù)字化產(chǎn)品定義、裝配 T 藝規(guī)劃與仿真優(yōu)化、數(shù)字化柔性定位、自動(dòng)控制、先進(jìn)測(cè)檢測(cè)和計(jì)算機(jī)軟件等眾多先進(jìn)技術(shù)和裝備, 是機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉融合的高新技術(shù)。大部件對(duì)接柔性裝配: 裝配系統(tǒng)組成主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)部分、控制系統(tǒng)、測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件等組成。大部件對(duì)接柔性裝配工裝的主要機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為 3 種形式:柱式結(jié)構(gòu)、塔式結(jié)構(gòu)和塔一柱混聯(lián)結(jié)構(gòu)。自動(dòng)控制控制系統(tǒng)是飛機(jī)數(shù)字化裝配的大腦, 但是在飛機(jī)數(shù)字化裝配過(guò)程中, 與裝配相關(guān)的硬軟件系統(tǒng)眾多, 數(shù)據(jù)處理方式多樣, 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、測(cè)數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、制孑 L 數(shù)據(jù)、連接數(shù)據(jù)等之間存在大的交互與協(xié)調(diào), 而多系統(tǒng)集成控制技術(shù)便是實(shí)現(xiàn)交互與協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)。誤差分析與優(yōu)化控制關(guān)鍵特征的數(shù)字化傳遞過(guò)程誤差是可避免的, 主要包括測(cè)系統(tǒng)誤差、定位系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)誤差、零部件變形誤差和算法誤差等, 各因素之間是相互獨(dú)立的, 參照數(shù)據(jù)處理中的測(cè)確定度分析方法, 對(duì)上述誤差進(jìn)行分析與優(yōu)化控制。大尺度產(chǎn)品數(shù)字化智能對(duì)接技術(shù)應(yīng)用綜合框架的基礎(chǔ)上,結(jié)合全局坐標(biāo)的位姿引導(dǎo)柔性裝配與六維引導(dǎo)的柔順對(duì)接應(yīng)用模式。包括采用數(shù)字化測(cè)系(激光跟蹤儀)、基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的調(diào)姿平臺(tái)、控制柜、傳感器、集成控制平臺(tái)、固定平臺(tái)、裝配工裝。大部件自動(dòng)對(duì)接裝配技術(shù)已單單是提高產(chǎn)品質(zhì)、生產(chǎn)效率的手段, 而是新一代軍機(jī)制造町缺少的必備技術(shù), 需要從產(chǎn)品定義開始人手, 建立數(shù)字化柔性裝配技術(shù)體系, 貫通產(chǎn)品、T 藝、丁裝、裝配和檢測(cè)全過(guò)程。結(jié)合某型機(jī)大部件對(duì)接的 T 程實(shí)際應(yīng)用, 對(duì)數(shù)字協(xié)調(diào)的 T 藝設(shè)計(jì)、面向飛機(jī)裝配的數(shù)字化測(cè)技術(shù)、柔性 T 裝,需要從大的工程實(shí)踐中總結(jié)梳理成功的經(jīng)驗(yàn), 制定相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn), 完善技術(shù)體系。針對(duì)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配技術(shù)進(jìn)行探討分析, 實(shí)現(xiàn)柔性工裝、數(shù)字化測(cè)檢測(cè)設(shè)備的協(xié)同規(guī)劃與管理,下一步應(yīng)對(duì)建立數(shù)字化柔性裝配生產(chǎn)線相關(guān)技術(shù)展開深入研究實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的整個(gè)裝配過(guò)程的柔性化、自動(dòng)化。與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比, 并聯(lián)機(jī)構(gòu)在剛度、承載能、結(jié)構(gòu)、慣、位置誤差、反饋控制及運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解等方面較串聯(lián)優(yōu)越; 但其自身也存在缺點(diǎn), 如運(yùn)動(dòng)學(xué)正解復(fù)雜、工作空間小、誤差積累等。二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題對(duì)接的適應(yīng)性, 可以通過(guò)調(diào)整角度和位置自動(dòng)連接。1)裝配平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 橫向、縱向、高度方向調(diào)整結(jié)構(gòu)以及旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)選用計(jì)算: 導(dǎo)軌選用的相關(guān)計(jì)算3)關(guān)鍵部件強(qiáng)度及剛度校核: 橫向、縱向、升降滑臺(tái)以及旋轉(zhuǎn)臺(tái)等的校核2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路)1)文獻(xiàn)閱讀, 發(fā)展現(xiàn)狀及文獻(xiàn)綜述2)運(yùn)動(dòng)功能分解, 機(jī)構(gòu)選型, 確定總體方案3)根據(jù)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成總體結(jié)構(gòu)布局, 進(jìn)行機(jī)體受分析與剛度分析4)完成各執(zhí)行機(jī)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì), 包括軸類, 箱體、基座等零部件的設(shè)計(jì)與校核5)進(jìn)行導(dǎo)軌選型與尺寸綜合設(shè)計(jì)6)進(jìn)行對(duì)接平臺(tái)的裝配圖和零件圖細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)7)進(jìn)行機(jī)構(gòu)精度分析3.本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果1)最終可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大型重載連接件的對(duì)接2)確定基體的結(jié)構(gòu), 導(dǎo)軌位置 電機(jī)位置 絲杠位置3)完成驅(qū)動(dòng)方案, 精準(zhǔn)對(duì)接位置4)對(duì)薄弱點(diǎn)進(jìn)行的分析, 確保安全可靠5)確定各結(jié)構(gòu)的尺寸6)完成對(duì)接平臺(tái)的裝配圖和零件圖7)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份三、論文(設(shè)計(jì))工作安排1.擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù));設(shè)計(jì)參數(shù):1)基座最大承重:8t2)基座初始高度距離安裝臺(tái)表面為 300mm , 可向上調(diào)整至 600mm, 且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任意位置可閉鎖 。調(diào)整精度為10mm 。3)用于支撐傳動(dòng)裝置的機(jī)構(gòu)和支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)相對(duì)高度可調(diào), 調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)有標(biāo)尺指示 。調(diào)整范圍: 100mm調(diào)整精度0.1mm4)用于支撐傳動(dòng)裝置的機(jī)構(gòu)和支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)相對(duì)縱向可調(diào), 調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)有標(biāo)尺指示。調(diào)整范圍: 0mm300mm調(diào)整精度0.1mm5)用于支撐傳動(dòng)裝置的機(jī)構(gòu)和支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)相對(duì)橫向可調(diào), 調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)有標(biāo)尺指示。調(diào)整范圍: 100mm調(diào)整精度0.1mm6)發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)傳動(dòng)裝置角度可調(diào) , 調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)有標(biāo)尺指示。旋轉(zhuǎn)調(diào)整范圍: 5調(diào)整精度0.17)基座外廓尺寸3m2.5m技術(shù)路線:對(duì)接功能分析機(jī)構(gòu)選型, 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)考 慮 運(yùn)動(dòng) 及 驅(qū)動(dòng) 方 式執(zhí)行部分底基座中間 連接部分左 調(diào) 節(jié) z 向右 調(diào)節(jié)x y 向及z 旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)尺寸滿足運(yùn)動(dòng)精度計(jì)算校核計(jì)算滿足畫零件圖 裝配圖完善說(shuō)明書2.論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃第 1 周: 熟悉題目, 明確任務(wù), 查閱相關(guān)資料第 2 周: 對(duì)資料進(jìn)行分析總結(jié)第 3 周: 擬定工作內(nèi)容與初步設(shè)計(jì)方案第 4 周: 撰寫開題報(bào)告, 進(jìn)行開題第 5 周: 完成整體方案構(gòu)型設(shè)計(jì)第 6 周: 完成相關(guān)校核計(jì)算與修正第 7 周: 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行高度相對(duì)調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第 8 周: 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行橫向與縱向相對(duì)調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第 9 周: 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)角度相對(duì)調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第 10 周: 進(jìn)行其它相關(guān)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì), 完成裝配圖, 進(jìn)行必要的校核計(jì)算第 11 周: 對(duì)主要零件進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì), 完成零件圖第 12 周: 整理相關(guān)設(shè)計(jì)資料, 撰寫說(shuō)明書第 13 周: 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書初稿第 14 周: 修改完善說(shuō)明書, 完成英文資料翻譯第 15 周: 修改完善說(shuō)明書第 16 周: 做 PPT, 準(zhǔn)備答辯相關(guān)材料四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)1宋文軍.基于混聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度精密裝校平臺(tái)研究D.重慶大學(xué):機(jī)械電子工程,2 012: 1-57.2王軍鋒, 唐宏.伺服電機(jī)選型的原則和注意事項(xiàng)J.裝備制造技術(shù), 2009,(11):129-133.3胡小文,龔發(fā)云,王選擇.絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性與誤差分析J.湖工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,24(4):10-15.4付香梅.齒輪傳動(dòng)與蝸輪蝸桿傳動(dòng)性能比較與消隙機(jī)構(gòu)J.煤礦機(jī)械, 2012,33(11):171-172.5孫偉,汪博,聞邦椿.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)合部動(dòng)學(xué)特性測(cè)試及參數(shù)識(shí)別J.東大學(xué)學(xué)報(bào),2011,33(5):717-719.6李建國(guó).往復(fù)移動(dòng)式氣動(dòng)機(jī)械手的精確位置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.機(jī)床與液壓,2015,43(3):89-91.7Dayong Yu ,Weifang Chen ,Hongren Li.Kinematic parameter identification of parallel robots for semi-physical simulation platform of space docking m echanismJ.MechanikaEI SCI.2011(5):68-72.8周召發(fā), 黃先祥, 強(qiáng)寶民.一種大型設(shè)備多自由度自動(dòng)對(duì)接方法J.光電工程, 2005,32(6):55-58.9謝志江, 宋文軍, 劉小波, 倪衛(wèi).一種混聯(lián)精密裝校平臺(tái)的設(shè)計(jì)與分析J.機(jī)械設(shè)計(jì), 2012,29(4):43-47.10毛寬民, 李斌, 謝波, 魏要強(qiáng).滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副可動(dòng)結(jié)合部動(dòng)學(xué)建模J.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,36(8):85-88.11A. 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ASME,2005,127:58-61.12郭洪杰.飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配技術(shù)J.航空制造技術(shù),2013 (13):72-75.13鄒冀華, 劉志存, 范玉青.大型飛機(jī)部件數(shù)字化對(duì)接裝配技術(shù)研究J.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),2007,13(7):1367-1373.14文科, 杜福洲.大尺度產(chǎn)品數(shù)字化智能對(duì)接關(guān)鍵技術(shù)研究J.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),2016,22(3):686-694.15Jean-Pierre de Vaujany; Michle Guingand; Didier Remond.Numerical an d Experimental Study of the Loaded Transmission Error of a Worm Gear W ith a Plastic WheelJ.ASME,2008, 130:1-6.16劉勇, 蒲如平, 敬興久, 張華全.一種新型的對(duì)接裝配裝置的設(shè)計(jì)J.機(jī)械工程師,2001(11):50-51.17金慶勉,金加奇.飛機(jī)機(jī)身自動(dòng)對(duì)接技術(shù)研究J.航空制造技術(shù),2014(19):72-75.18張麗媛.復(fù)合對(duì)接試驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)型設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析D.哈爾濱理工大學(xué): 機(jī)械動(dòng)工程,2016:1-61.附: 文獻(xiàn)綜述或報(bào)告文獻(xiàn)綜述摘要: 對(duì)接平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)裝配部件對(duì)接的機(jī)械設(shè)備, 在實(shí)現(xiàn)對(duì)接功能時(shí), 有一定的適應(yīng)性。可調(diào)整自己的位姿, 應(yīng)對(duì)同情況下的對(duì)接。其結(jié)構(gòu)主要是, 基座, 導(dǎo)軌, 中間結(jié)合部分和執(zhí)行部件(對(duì)接平臺(tái))。驅(qū)動(dòng)部分主要是伺服電機(jī), 絲杠, 渦輪蝸桿等傳動(dòng)??刂品矫婵梢酝ㄟ^(guò)光柵尺, 編碼器, PLC, 聯(lián)合作用保證對(duì)接的精度和自動(dòng)化。關(guān)鍵詞: 對(duì)接平臺(tái), 伺服電機(jī), 滾動(dòng)絲杠, 導(dǎo)軌。文獻(xiàn) 1 指出:現(xiàn)在比較廣為應(yīng)用的是六自由度精密裝校平臺(tái),目前能對(duì)末端執(zhí)行器進(jìn)行六自由度位姿調(diào)整的主要是并聯(lián)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái), 簡(jiǎn)稱 Stewan 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。到目前為止, 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的樣機(jī)多種多樣, 包括多自由度的平面機(jī)構(gòu), 同自由度的空間機(jī)構(gòu), 多種布置方式結(jié)構(gòu), 少自由度結(jié)構(gòu)以及超多自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)。小型并聯(lián)機(jī)構(gòu)大多輕載, 輸入多采用“伺服電機(jī)+滾動(dòng)絲杠+導(dǎo)軌”等方式實(shí)現(xiàn), 而大型重載并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸入則主要采用電液伺服液壓缸驅(qū)動(dòng), 液壓伺服驅(qū)動(dòng)主要得益于其體積小、功率大、精度高、速度快等特點(diǎn)。該精密裝校平臺(tái)提出如下功能要求: 一級(jí)提升功能。LRU 模塊在粗定位以后需要作一級(jí)提升。調(diào)平功能。LRu 模塊粗定位完成以后,LRu 模塊需要作調(diào)平調(diào)節(jié)。使 LRu 模塊盡保證與潔凈廂平行。平面對(duì)接功能。LRu 模塊調(diào)平功能完成以后,需要與潔凈廂底端的卡槽自動(dòng)對(duì)接。為插入式安裝提供基礎(chǔ)性準(zhǔn)備。對(duì)于并聯(lián)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō), 機(jī)械結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)誤差以及驅(qū)動(dòng)輸入誤差是位姿輸出誤差的主要因素。調(diào)平機(jī)構(gòu):幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差包括:上、下鉸點(diǎn)零件形位誤差,如: 上、下鉸點(diǎn)分度圓的半徑誤差, 角度分度誤差和安裝平面的平面度誤差; 上、下鉸點(diǎn)裝配誤差, 如: 鉸的間隙、支撐腿安裝誤差等, 調(diào)平機(jī)構(gòu)存在超靜定問(wèn)題, 為使機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中有一定的柔性, 要求鉸點(diǎn)有一定的間隙, 所以間隙造成的誤差可避免; 另外還有伺服電動(dòng)推缸的初始長(zhǎng)度誤差及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中自身的定位誤等。對(duì)接機(jī)構(gòu)。導(dǎo)軌自身在基準(zhǔn)平臺(tái)上的安裝偏差。伺服電機(jī)可使控制速度, 位置精度非常準(zhǔn)確, 可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制, 并能快速反應(yīng), 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中, 用作執(zhí)行元件, 且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性, 可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類, 其主要特點(diǎn)是, 當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象, 轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服系統(tǒng)(servomechanism)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來(lái)定位, 基本上可以這樣理解, 伺服電機(jī)接收到 1 個(gè)脈沖, 就會(huì)旋轉(zhuǎn) 1 個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度, 從而實(shí)現(xiàn)位移, 因?yàn)椋?伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能, 所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度, 都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)的脈沖, 這樣, 和伺服電機(jī)接受的脈沖形成呼應(yīng), 或者叫閉環(huán), 如此一來(lái), 系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)多少脈沖給伺服電機(jī), 同時(shí)又收多少脈沖回來(lái), 這樣, 就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng), 從而實(shí)現(xiàn)精確的定位, 可以達(dá)到 0.001mm 。直流伺服電機(jī)分為有刷和無(wú)刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大, 調(diào)速范圍寬, 控制容易, 需要維護(hù), 但維護(hù)方便(換碳刷), 產(chǎn)生電磁干擾, 對(duì)環(huán)境有要求高。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。對(duì)于它的選用, 文獻(xiàn) 2 指出: 步進(jìn)電機(jī)的比較(1)控制精度高; (2)低頻特性好, 即使在低速時(shí)也會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象(3)具有較強(qiáng)的速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能,最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 23 倍;(4)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制,驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán), 控制性能為可靠: 因此, 伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于對(duì)精度有較高要求的機(jī)械設(shè)備, 伺服電機(jī)選型的原則: 1 負(fù)載電機(jī)慣比正確沒(méi)定慣比參數(shù)是充分發(fā)揮機(jī)械及伺服系統(tǒng)最佳效能的前提, 伺服系統(tǒng)的默認(rèn)參數(shù)在 13 倍負(fù)載電機(jī)慣比下,系統(tǒng)會(huì)達(dá)到晟佳工作狀態(tài)。2 轉(zhuǎn)速電機(jī)選擇首先應(yīng)依據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的快速行程速度來(lái)計(jì)算, 快速行程的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)嚴(yán)格控制在電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速之內(nèi), 并應(yīng)在接近電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的范圍使用, 以有效利用伺服電機(jī)的功率; 額定轉(zhuǎn)速、最大轉(zhuǎn)速、允許瞬間轉(zhuǎn)速之問(wèn)的關(guān)系為: 允許瞬間轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速。3 轉(zhuǎn)矩伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩必須滿足實(shí)際需要, 但是需要留有過(guò)多的余, 因?yàn)橐话闱闆r下, 其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 3 倍。需要注意的是,連續(xù)工作的負(fù)載轉(zhuǎn)矩伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩, 機(jī)械系統(tǒng)所需要的最大轉(zhuǎn)矩伺服電機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)和對(duì)接平臺(tái)執(zhí)行部件要通過(guò)出動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn), 常用的有滾珠絲杠副和蝸輪蝸桿。對(duì)于傳動(dòng)方面的問(wèn)題, 文獻(xiàn) 3 指出: 宏微雙重驅(qū)動(dòng)精密工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)大行程、高精度的要求其中宏動(dòng)部分由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠傳動(dòng)是傳統(tǒng)的精密驅(qū)動(dòng)方式, 技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟, 成本低但宏動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)中的一些非線性因素, 如滾珠絲杠螺母副間隙存在、彈性聯(lián)軸器的變形、導(dǎo)軌摩擦等, 對(duì)微運(yùn)動(dòng)特性的影響非常明顯, 制約工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度和定位精度的進(jìn)一步提高, 因而研究滾珠絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)的微定位特性顯得尤為重要宏動(dòng)部分系統(tǒng)主要有: 1)工作臺(tái)與光柵測(cè)裝置組成的控制對(duì)象及位置測(cè)系統(tǒng); 2)基于 FPGA 的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng), 由電機(jī)控制模塊, 光柵計(jì)數(shù)模塊、與上位機(jī)通信的數(shù)據(jù)輸入輸出接口等組成1 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)滾珠絲杠傳動(dòng)效率高。摩擦小, 在伺服控制系統(tǒng)中采用滾動(dòng)螺旋傳動(dòng), 僅提高傳動(dòng)效率, 而且可以減小啟動(dòng)矩、顫動(dòng)及滯后時(shí)間, 但傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度高, 尤其細(xì)長(zhǎng)的滾珠絲杠是剛度的薄弱環(huán)節(jié)起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)能的一部分要消耗在克服中間環(huán)節(jié)的彈性變形上, 彈性變形使系統(tǒng)的控制難度增加, 伺服性能下降。2 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)光柵檢測(cè)部分利用光柵的莫爾條紋測(cè)位移, 需要2 塊光柵:指示光柵和標(biāo)尺光柵指示光柵與運(yùn)動(dòng)件連在一起,并與運(yùn)動(dòng)件一起運(yùn)動(dòng),光源發(fā)出的光線經(jīng)透鏡后成為平行光束,垂直投向標(biāo)尺光柵而 2 塊光柵迭合時(shí)就形成莫爾條紋光柵測(cè)實(shí)質(zhì)上就是讀取相應(yīng)的柵線數(shù)除滾珠絲桿傳動(dòng)外, 還有其他傳動(dòng)方式, 例如渦輪蝸桿和齒輪傳動(dòng)。文獻(xiàn) 4 指出: 蝸輪蝸桿傳動(dòng)是一種桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是可廣泛替代已有擾性傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由桿輪和作為擾性曳引元件的桿共同構(gòu)成蝸輪的傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)動(dòng)大, 而且在動(dòng)傳遞中, 傳動(dòng)比在 8100, 在分度機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)比可以達(dá)到 1 000所以動(dòng)較大, 應(yīng)用性比較廣泛, 傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低; 結(jié)構(gòu)緊湊; 在一定條件下可以實(shí)現(xiàn)自鎖等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛使用。但蝸桿傳動(dòng)有效率低、發(fā)熱大和磨損嚴(yán)重, 蝸輪齒圈部分經(jīng)常用減磨性能好的有色金屬(如青銅)制造, 成本高: 蝸輪傳動(dòng)是垂直軸傳動(dòng), 圓柱齒輪為平行軸傳動(dòng)傘齒輪傳動(dòng)兩軸可成 90 度或其他角度。在實(shí)現(xiàn)對(duì)接平臺(tái)導(dǎo)向的機(jī)構(gòu)是導(dǎo)軌。在文獻(xiàn) 5 中,我們可以解到深層次的導(dǎo)軌問(wèn)題: 機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的作用是用來(lái)支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件, 按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng), 其結(jié)合部包含導(dǎo)軌與滑塊, 以及兩者相聯(lián)結(jié)的結(jié)合面導(dǎo)軌結(jié)合部是數(shù)控機(jī)床整機(jī)系統(tǒng)中最重要的結(jié)合部之一, 其動(dòng)學(xué)特性對(duì)整機(jī)動(dòng)學(xué)性能有著顯著的影響影響數(shù)控機(jī)床結(jié)合部動(dòng)學(xué)特性的因素眾多以直線滾動(dòng)導(dǎo)軌為例, 主要包括結(jié)合部的尺寸與形狀、初始面壓、滾動(dòng)體的接觸形態(tài)、結(jié)合面之間的介質(zhì)狀態(tài)、結(jié)合部的材質(zhì)等。通常將導(dǎo)軌滑塊結(jié)合部簡(jiǎn)化成一個(gè)單自由度系統(tǒng), 進(jìn)一步可通過(guò)識(shí)別滑塊在導(dǎo)軌上所表現(xiàn)出來(lái)的模態(tài)來(lái)獲得導(dǎo)軌結(jié)合面的接觸剛度忌、阻尼比 f、阻尼系數(shù)f等在對(duì)接平臺(tái)的控制方面,我們可以以文獻(xiàn) 6 為參考,它講一個(gè)機(jī)械手控制的例子: 從往復(fù)移動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖可知, 機(jī)械手的移動(dòng), 是通過(guò)同步齒形帶, 帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)作往復(fù)移動(dòng)的, 齒形帶移動(dòng)的距離通過(guò)增型編碼器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號(hào), 此脈沖信號(hào)被的高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),其計(jì)數(shù)值與齒形帶移動(dòng)的距離存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系, 當(dāng)齒形帶移動(dòng)達(dá)到某一設(shè)定值時(shí), 通過(guò)高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就可以控制輸出, 的輸出控制電動(dòng)機(jī)停止工作, 從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的位置控制。利用編碼器與實(shí)現(xiàn)齒形帶移動(dòng)距離的控制原理。為控制齒形帶的移動(dòng)距離, 必須知道編碼器的脈沖當(dāng), 即一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)齒形帶移動(dòng)的距離, 也就是控制齒形帶的移動(dòng)精度。對(duì)接平臺(tái)主要部分也就是驅(qū)動(dòng)部分伺服電機(jī), 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滾珠絲杠副和蝸輪蝸桿, 已經(jīng)執(zhí)行部件的移動(dòng)導(dǎo)軌。這些是一個(gè)對(duì)接平臺(tái)基本而有重要的東西?,F(xiàn)在還有升華的部分, 如對(duì)接中平臺(tái)的反饋系統(tǒng), 對(duì)接平臺(tái)的誤差分析已經(jīng)計(jì)算, 而對(duì)于自動(dòng)對(duì)接裝配技術(shù)涉及面向柔性裝配的數(shù)字化產(chǎn)品定義、裝配 T 藝規(guī)劃與仿真優(yōu)化、數(shù)字化柔性定位、自動(dòng)控制、先進(jìn)測(cè)檢測(cè)和計(jì)算機(jī)軟件等眾多先進(jìn)技術(shù)和裝備, 是機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉融合的高新技術(shù)??傊?, 未來(lái)整個(gè)裝配過(guò)程的柔性化、自動(dòng)化會(huì)成為一個(gè)大趨勢(shì)。
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