六自由度伸縮(滑塊)(剪)式并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書學(xué)校代碼： 10128學(xué) 號(hào)： 201020102。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（題 目：六自由度伸縮式并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：xxx學(xué) 院：機(jī)械學(xué)院系 別：機(jī)械系專 業(yè)：機(jī)械電子工程班 級(jí)：機(jī)電10-班指導(dǎo)教師：xx 講師二 一 四 年 六 月摘 要關(guān)鍵詞：并聯(lián)機(jī)床；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；空間變換矩陣；滾珠絲杠螺母副AbstractKeywords: parallel machine；Six axis linkage；space transformation matrix；ball screw pair目錄引言1第一章 總體方案的確定21.1 課題的研究背景21.2 課題研究

2、的意義31.3 課題的研究內(nèi)容步驟31.3.1并聯(lián)機(jī)構(gòu)介紹41.3.2并聯(lián)機(jī)床設(shè)計(jì)類型的選定41.3.3 并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算61.3.4 各零部件與裝配圖的設(shè)計(jì)出圖6第二章 并聯(lián)機(jī)床部件設(shè)計(jì)與計(jì)算72.1 6-THRT 伸縮式并聯(lián)機(jī)床位置逆解計(jì)算與分析7引言。六根伸縮桿的下端，則是通過鉸鏈和云平臺(tái)連接，從而實(shí)現(xiàn)了主軸部分具有了六自由度的運(yùn)動(dòng)。待工件固定在工作臺(tái)上時(shí)，需要加工的零件不需要任何的運(yùn)動(dòng)即可完成對(duì)零件的加工。第一章 總體方案的確定并聯(lián)，串聯(lián)和混合的數(shù)控機(jī)床，不僅具有并聯(lián)機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，并已在使用更多的實(shí)用價(jià)值。1.2 課題研究的意義d)dL%9K$ 提高學(xué)生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力、綜

3、合實(shí)踐及應(yīng)用能力。1.3 課題的研究內(nèi)容步驟第五、在時(shí)間允許的情況下可以對(duì)并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行三維的建模以及簡單的動(dòng)態(tài)仿真以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確合理性。1.3.1并聯(lián)機(jī)構(gòu)介紹1.3.2并聯(lián)機(jī)床設(shè)計(jì)類型的選定組成空間機(jī)構(gòu)的一些基本運(yùn)動(dòng)副有如表1-1所示：表1-1 運(yùn)動(dòng)副的自由度運(yùn)動(dòng)副符號(hào)相對(duì)自由度f轉(zhuǎn)動(dòng)R1移動(dòng)P1球面S3虎克鉸T2螺旋H1圓柱C2平面E36自由度并聯(lián)機(jī)器人有很多種結(jié)構(gòu)類型，如6-SPS型、6-PTRT型、6-PSS型、6-THRT等等。根據(jù)導(dǎo)師提供的參考資料以及畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，選定6-THRT型并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)。6-THRT伸縮式并聯(lián)機(jī)構(gòu)是將6套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在連桿上，每套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接1套連桿

4、機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)末端與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)連接，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母副，使螺母滑座做傾斜（與連桿平行）方向的運(yùn)動(dòng)，然后通過連桿聯(lián)動(dòng)，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)?？梢员欢x為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定平臺(tái)是由六個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈連接，機(jī)構(gòu)具有6個(gè)自由度，一個(gè)閉環(huán)機(jī)伸縮和并聯(lián)。其中鉸鏈的選擇如表1-2所示：表1-2 球鉸與虎克鉸的性能比較鉸鏈剛度轉(zhuǎn)角價(jià)格壽命摩擦力磨損自由度虎克鉸一般較大較低較長小小2球鉸較高一般偏高較長小小3通過兩個(gè)鉸鏈的性能對(duì)比，綜合考慮其他因素，桿與平臺(tái)之間的連接選用虎克鉸鏈來連接，它的轉(zhuǎn)角范圍800×900,而球鉸的轉(zhuǎn)角范圍為為200×200×3600。綜合轉(zhuǎn)角同時(shí)滿足六自由度

5、的機(jī)構(gòu)要求，在加入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副R，這樣每條連桿的構(gòu)成形式就如下11：上固定平臺(tái) 虎克鉸（T） 滾珠絲杠（H） 轉(zhuǎn)動(dòng)副(R) 虎克鉸（T） 下運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 因此由并聯(lián)機(jī)床的命名為6-THRT并聯(lián)機(jī)器人。此類型并聯(lián)機(jī)床主要零部件包括步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠螺母副、連桿、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、底座、立柱、頂蓋、運(yùn)動(dòng)鉸鏈（虎克鉸）等，在研究過程中必須加強(qiáng)理解，使設(shè)計(jì)的并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)更合理。1.3.3 并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算I、并聯(lián)機(jī)器人位置逆解的算： 坐標(biāo)系的建立； 初始條件的確立； 空間變換陣的求解； 求各軸的變化距離，實(shí)現(xiàn)逆解； 計(jì)算結(jié)果的簡化分析。II、滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型III、步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型IV、其他

6、主要零部件的計(jì)算與選用 1.3.4 各零部件與裝配圖的設(shè)計(jì)出圖為了更好直接的看出機(jī)床的結(jié)構(gòu)特征，利用CAXA出一張整體的裝配圖，一張部件圖，和零件圖若干，以便打印出圖對(duì)設(shè)計(jì)的后期修改。第二章 并聯(lián)機(jī)床部件設(shè)計(jì)與計(jì)算本章主要包括6-THRT伸縮式并聯(lián)機(jī)床位置逆解的有關(guān)計(jì)算與分析，滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型，滾動(dòng)軸承的選用，步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型，聯(lián)軸器的選用與校核的選用等。所設(shè)計(jì)的6-THRH伸縮式并聯(lián)機(jī)床三維圖如圖2-1所示：此處有Pro/E三維模型圖2-1 6-THRT伸縮式并聯(lián)機(jī)床三維模型2.1 6-THRT 伸縮式并聯(lián)機(jī)床位置逆解計(jì)算與分析該部由6-PTRT并聯(lián)機(jī)器人一種逆解算法研究里面介紹了6-PTRT并聯(lián)機(jī)器人位置逆解的一種求解方法1，該方法利用坐標(biāo)變換原