【六自由度滑塊式并聯(lián)機床結(jié)構(gòu)設(shè)計10000字（論文）】

六自由度滑塊式并聯(lián)機床結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要并聯(lián)機床（又被稱為虛擬軸機床）是一種多自由度的加工機床，其自由度多、功能靈活性強、加工精度高、加工速度快、制造成本低等優(yōu)點讓它成為了近幾年機床研究的主要方向。此次畢業(yè)設(shè)計主要是對并聯(lián)機構(gòu)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及未來的可能性進行分析，本文所設(shè)計的6-HRTT型滑塊式并聯(lián)機床是本次設(shè)計的機床的結(jié)構(gòu)形式，它由固定的上平臺、豎直放置的滾珠絲杠、通過虎克鉸與滾珠絲杠螺母副聯(lián)接的連桿以及與連桿連接的加工平臺組成。主要對所涉及的6-HRTT型滑塊式并聯(lián)機床進行分析以及對機床的結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算。其內(nèi)容包括：并聯(lián)機床結(jié)構(gòu)的歷史及研究和發(fā)展方向的了解，并聯(lián)機床結(jié)構(gòu)的確定，總體結(jié)構(gòu)方案的確認，滾珠絲杠螺母副、滾動軸承、交流伺服電動機的計算和選型，使用CAXACAD電子圖版繪圖軟件繪制裝配圖以及各非標(biāo)準(zhǔn)件的部件圖。關(guān)鍵詞：滑塊結(jié)構(gòu)；并聯(lián)機床；伺服電動機；滾珠絲杠螺母副。目錄TOC\o"1-3"\h\u10885引言 引言隨著現(xiàn)如今社會的不斷發(fā)展，應(yīng)用較為普遍的傳統(tǒng)串聯(lián)機床已經(jīng)越來越無法滿足用戶的需求。雖然傳統(tǒng)串聯(lián)機床的工作范圍廣、加工靈活性好，但是其加工精度較低、剛性較差的缺點，越來越無法適應(yīng)現(xiàn)在新型工作人群數(shù)量逐漸增加的情況。而并聯(lián)機床與傳統(tǒng)串聯(lián)機床不同的是其自由度多、結(jié)構(gòu)簡單、多功能靈活性強、加工精度高、加工速度快、制造成本低等優(yōu)點往往能滿足各種用戶的加工要求，因此全球的機器加工制造行業(yè)都開始深入研究并聯(lián)機構(gòu)。并聯(lián)機床根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同，大致可分為滑塊式、剪式、伸縮式以及Dola型等。而這些結(jié)構(gòu)類型的不同會導(dǎo)致機床的工作的空間大小和運動的靈活性有特別大的不同。因此，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計時需要多方面考慮進行設(shè)計，并根據(jù)指導(dǎo)老師對加工的要求來設(shè)計。此次畢業(yè)設(shè)計做的是六自由度滑塊式并聯(lián)機床。伺服電動和滾珠絲杠豎直放置在機架的六根支撐架上，滾珠絲杠螺母副上設(shè)置有虎克鉸，虎克鉸連接著一個連桿，連桿的末端通過虎克鉸固定在加工平臺上，從而使主軸部分具有六個自由度?？傮w方案的確定課題的研究背景為了適應(yīng)機械機床市場對加工制造設(shè)備的需求，近年來，制造設(shè)備和系統(tǒng)的創(chuàng)新制造得到了迅速發(fā)展。加工裝備制造業(yè)正在努力探索和創(chuàng)新，研究適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)的加工機床。并聯(lián)機構(gòu)的發(fā)展是近年來機床制造技術(shù)的突破。并聯(lián)機床離工業(yè)機器人更近了。在其設(shè)計過程中，需要解決空間機構(gòu)的一些參數(shù)和結(jié)構(gòu)位置，這給傳統(tǒng)機床制造企業(yè)的設(shè)計和制造工作帶來了困難。隨著并聯(lián)機構(gòu)研究和計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，六自由度并聯(lián)機床發(fā)展為一種新型的數(shù)控機床。它不僅可以取代普通銑床的工作臺，而且可以形成一種具有五軸加工能力的新型銑床，即可以形成一種具有空間任意曲面零件加工能力的新型銑床，還可以作為運動模擬器REF_Ref23304\r\h[1]。并聯(lián)機床是一個集龐大的數(shù)學(xué)運算和新結(jié)構(gòu)于一體的密集機構(gòu)。與大部分廠商使用的傳統(tǒng)系列機床相比，并聯(lián)機床具有以下突出的優(yōu)勢：（1）結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉并聯(lián)機構(gòu)的零件比串聯(lián)式機構(gòu)的零件少很多，因為并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)成包括滾珠絲杠、伺服電機、虎克鉸等標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件一些桿件等非標(biāo)準(zhǔn)件，而標(biāo)準(zhǔn)件更容易生產(chǎn)使用，因此并聯(lián)機構(gòu)的制作成本比擁有同種功能的傳統(tǒng)串聯(lián)式機床低很多。（2）加工速度快在加工構(gòu)件所承受的力容易改變方向的情況下，只受兩種力的構(gòu)件就是最經(jīng)濟和最簡單直接的結(jié)構(gòu)，而并聯(lián)機構(gòu)就能滿足這種構(gòu)件的要求。其移動部件的重量能縮減至最小值，且同時因為并聯(lián)機床的每個構(gòu)件由電動機單獨驅(qū)動，所以并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床很容易實現(xiàn)高速加工的特點。（3）加工精度高傳統(tǒng)的串聯(lián)式機床會由于幾何誤差累積的原因而出現(xiàn)加工精度降低的問題。而并聯(lián)機床由多個傳動軸并聯(lián)組成，每根連接到加工平臺的桿件都單獨對刀具平臺的位置起調(diào)節(jié)控制作用REF_Ref24208\r\h[2]。因此不存在這種問題，甚至還有調(diào)節(jié)作用的效果，使得加工精度變高。（4）變換坐標(biāo)系方便因為并聯(lián)機構(gòu)沒有像串聯(lián)機構(gòu)那樣的實體坐標(biāo)系，所以并聯(lián)機構(gòu)的坐標(biāo)系全部由軟件設(shè)置，這便于工件的加工。D.Stewart在20世紀60年代首次提出了并聯(lián)機構(gòu)在飛機模擬器中的應(yīng)用。他對并聯(lián)機構(gòu)的理論研究奠定了他在并聯(lián)機構(gòu)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)地位REF_Ref25554\r\h[3]。上世紀90年代，德州一家科技公司成功研制出一種多功能并聯(lián)加工機械手，可以進行銑削、磨削、鉆孔、鏜孔等工序。這些新的機械設(shè)備的產(chǎn)生標(biāo)志著并聯(lián)機構(gòu)進入到了一個新的階段。并聯(lián)機構(gòu)進入高速發(fā)展和研發(fā)的契機是上世紀90年代中期的美國芝加哥國際機床博覽會。當(dāng)時吉丁劉易斯公司和Geodetics公司展出的展品震驚了整個加工制造設(shè)備行業(yè)。同時，美國一家新公司成立，主要從事研究、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售并聯(lián)機構(gòu)的各種零部件。隨后，美國建立了5個并聯(lián)機構(gòu)專項研究基地，確保并聯(lián)機構(gòu)的研發(fā)能夠保持世界領(lǐng)先地位。國內(nèi)對并聯(lián)機構(gòu)的研究也開始慢慢步入正軌。二十世紀末，在國內(nèi)機床展覽會上，我國自主生產(chǎn)的五軸數(shù)控機床也一一亮相，之后五軸數(shù)控機床的種類和產(chǎn)量直線上升REF_Ref25766\r\h[4]。目前，并聯(lián)機構(gòu)的發(fā)展主要集中在機構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括加工空間和工作位置的設(shè)計，以及機構(gòu)的性能、動力和傳動的研究。一般來說，傳統(tǒng)的系列化機床由于其復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)和越來越不足以滿足現(xiàn)代制造業(yè)精度高、剛度高的優(yōu)點，逐漸被社會淘汰。開發(fā)新的機床是比繼續(xù)生產(chǎn)傳統(tǒng)機床更好的選擇。并聯(lián)機床具有成本低、結(jié)構(gòu)剛度高、加工速度快、加工精度高、承載能力強、使用壽命長等優(yōu)點，在現(xiàn)代加工制造業(yè)中無疑可以取代傳統(tǒng)的系列機床REF_Ref25919\r\h[5]。因此，并聯(lián)機構(gòu)逐漸被各個國家所廣泛關(guān)注。課題研究意義并聯(lián)機床作為一種現(xiàn)代化的新型加工設(shè)備，是機械加工制造中最主要且以后最重要的研究方向。它具有多自由度、結(jié)構(gòu)簡單、多功能柔性、加工精度高、加工速度快、制造成本低等優(yōu)點，為機械加工裝備制造業(yè)注入了新的動力。然而，整個機床的運動分析需要大量的數(shù)學(xué)計算去維持，因此必要采用矢量法求解其受力和位置，并計算其解析表達式REF_Ref26021\r\h[6]。當(dāng)前，我國機械制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不足、裝備升級緩慢的問題日益突出。制造業(yè)需要研究開發(fā)高性能、高精度、高柔性的加工設(shè)備，以滿足制造業(yè)日益增長的需求。中國國防工業(yè)及時發(fā)現(xiàn)了這一問題，積極呼吁各單位研發(fā)以并聯(lián)機床為代表的新一代先進制造裝備和技術(shù)，這些措施對于我國國民經(jīng)濟的長遠發(fā)展具有特殊意義國防研究和國家生產(chǎn)REF_Ref26582\r\h[7]。高校學(xué)科建設(shè)也要跟上步伐。并行技術(shù)是新時代的關(guān)鍵。學(xué)生和教師能夠更好地應(yīng)用學(xué)科專業(yè)知識，推動設(shè)計與分析技術(shù)、控制技術(shù)、過程技術(shù)、信息集成技術(shù)等一系列技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)學(xué)科間的交叉融合，培養(yǎng)更全面的新時代大學(xué)生。目前，全球范圍內(nèi)并聯(lián)機構(gòu)的研究還處于研究、試驗階段。在制造精度、運動精度與控制和有效工作面積的計算設(shè)計方面，對并聯(lián)機床的理論研究、設(shè)計與應(yīng)用都存在較大困難REF_Ref26625\r\h[8]。作為二十一世紀的大學(xué)生，理應(yīng)應(yīng)用自己在學(xué)校所學(xué)的專業(yè)知識，研究和發(fā)展新的機械設(shè)備，為機械行業(yè)做出自己的貢獻。并聯(lián)機床的研究就可以作為我們獻出自己的能力的機構(gòu)。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我不但能夠?qū)W習(xí)到很多的新知識，也對加強學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)及創(chuàng)新能力有著極大的幫助。并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)缺點并聯(lián)機構(gòu)具有剛度高，承載能力大，加工速度快，工藝精度高，機床構(gòu)件重量輕，機械構(gòu)造簡單，制造成本低等優(yōu)缺點。理論上，并聯(lián)機構(gòu)具有較高的重量比，較強的承載力和較高的運動精度。然而，在實際設(shè)計中很難達到理論精度和剛度，因為在機構(gòu)的關(guān)節(jié)部分設(shè)計中很難到達理想的高精鍛煉關(guān)節(jié)。而并聯(lián)機床大部分設(shè)計采用的是倒并聯(lián)機構(gòu)形式，這就導(dǎo)致機床的體積就增加許多，這將引起很多超出理論的問題。并聯(lián)機構(gòu)未來展望并聯(lián)機構(gòu)的發(fā)展還存在很多困難，而且隨并聯(lián)機構(gòu)的研究的不斷增加，將來的問題會變更多，需要更多的解決方案。但作為一種新型機床在不斷發(fā)展的過程中，在解決了不同的問題后，并聯(lián)機床將更適合現(xiàn)代加工REF_Ref26693\r\h[9]。未來可能新的技術(shù)也將對并聯(lián)機構(gòu)產(chǎn)生很好的幫助。并聯(lián)機構(gòu)難以進一步推廣的原因是其運動原理與傳統(tǒng)機床有很大的區(qū)別，給后期加工階段的編程帶來了一定的困難。但是，它不僅能取代普通銑床的工作臺，還能形成一種具有五坐標(biāo)加工能力的新型銑床，既能成為具有在空間加工任意曲面零件能力的新型銑床，還能作為鍛煉模擬器，所以該機構(gòu)未來可期。課題研究方案的確定課題的研究步驟設(shè)計過程需要做的步驟有：第一步，通過搜集有關(guān)的資料，了解滑塊式并聯(lián)機床的結(jié)構(gòu)及工作原理，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出滿足設(shè)計要求的整體構(gòu)造。第二步，對并聯(lián)機構(gòu)的位置運動進行分析計算。第三步，完成傳動部件和各零部件的設(shè)計計算、選型。第四步，利用CAXACAD繪圖軟件繪制裝配圖和零部件圖。并聯(lián)機床結(jié)構(gòu)選定滑塊式并聯(lián)機床有多種結(jié)構(gòu)類型，其類型大都根據(jù)滾珠絲杠所在的位置而定。本次設(shè)計根據(jù)指導(dǎo)老師所提供的基本要求及自己所查的資料選定6-HRTT型滑塊式并聯(lián)機床進行設(shè)計。6-HRTT型滑塊式并聯(lián)機床是將滾珠絲杠固定在機架支撐柱上豎直放置，每個電動機連接一套絲杠，絲杠連接連桿機構(gòu)，連桿機構(gòu)的另一端與刀具平臺相連接。由交流伺服電動機驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，帶動絲杠螺母副做上下平移運動，使安裝在絲杠螺母副上的虎克鉸帶動連桿做傾斜方向的運動，以此控制刀具平臺的運動。刀具平臺和固定平臺之間有六個獨立的運動機構(gòu)，刀具平臺通過這獨立的六個運動結(jié)構(gòu)進行運動，所以該機構(gòu)具有6個自由度。本次設(shè)計的滑塊式并聯(lián)機構(gòu)所擁有的主要的零部件有：伺服電動機、聯(lián)軸器、絲杠、絲杠螺母副、軸承、鉸鏈、連桿、加工平臺、底座、支柱、頂蓋等。則需要計算和選型的內(nèi)容有：1、滾珠絲杠的計算及選型；2、滾動軸承的設(shè)計計算及選型；3、交流伺服電動機的計算及選型；4、聯(lián)軸器的計算及選型；5、其他零部件的設(shè)計選型。并聯(lián)機床零部件的設(shè)計計算2.16-HRTT滑塊式并聯(lián)機床位置計算與解析本次設(shè)計所做的并聯(lián)機構(gòu)是六自由度滑塊式并聯(lián)機構(gòu)，選用了6-HRTT型結(jié)構(gòu)，坐標(biāo)系如圖2-1所示。圖2-1以滾珠絲杠與電機的連接點為A點，以鉸鏈上端的中心為點P，以鉸鏈下端的中心為點B。以六個上鉸鏈的中心o點為靜坐標(biāo)原點建立靜坐標(biāo)系oxyz。初設(shè)滾珠絲杠與電機連接處和下鉸鏈之間豎直方向的距離為500mm，∠A1OA6=40°，∠A2OA3=40°，∠A1(239.41，-657.78，0)A2(689.37，121.55，0)A3(449.95，536.23，0)A4(-449.45，536.23，0)A5(-689.37，121.55，0)A6(-239.41，-637.78，0)下鉸鏈的幾何中心點為：B1(160.70，-191.51，-500)B2(246.20，-43.41，-500)B3(85.51，234.92，-500)B4(-85.51，234.92，-500)B5(-246.20，-43.41，-500)B6(-160.70，-191.51，-500)根據(jù)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)及查閱資料，初始選取滾珠絲杠的有效行程為400mm，連桿的長度為560mm。任務(wù)書要求所設(shè)計的加工范圍為x×y×z=100mm×100mm×100mm。圖2-2加工范圍如圖所示：以立方體的底面中心為加工原點，則立方體的頂點為工藝要求的極限行程。因為滑塊式并聯(lián)機床關(guān)于yz平面對稱，所以當(dāng)機床滿足1、2、3、4四個極限位置的同時也能滿足5、6、7、8四個極限位置，這里計算時選用1、2、3、4四個極限位置進行計算來驗證初選的滾珠絲杠和連桿長度是否滿足設(shè)計要求。當(dāng)加工點位移動到頂點1位置時，驅(qū)動機構(gòu)2和驅(qū)動機構(gòu)3的螺母副最有可能達到極限位置，則分別求兩個驅(qū)動機構(gòu)的螺紋長度是否滿足要求。已知驅(qū)動機構(gòu)2的鉸鏈幾何中心對頂點1位置時的驗算為:B21P21=(689.37,121.55,n因連桿長為560mm，則500+n解得：n21滿足要求已知驅(qū)動機構(gòu)3的鉸鏈幾何中心對頂點1位置時的驗算為:B31=(35.51,184.92P31=(449.95,536.23,n因連桿長為560mm，則500+n解得：n31=-364.27滿足要求當(dāng)加工點位移動到頂點2位置時，驅(qū)動機構(gòu)5和驅(qū)動機構(gòu)6的螺母副最有可能達到極限位置，則分別求兩個驅(qū)動機構(gòu)的螺紋長度是否滿足要求。已知驅(qū)動機構(gòu)5的鉸鏈幾何中心對頂點2位置時的驗算為:B52=(-296.20,-93.41,-40P52=(-689.37,121.55,n因連桿長為560mm，則400+n解得：n52=-64.13mm<0滿足要求已知驅(qū)動機構(gòu)6的鉸鏈幾何中心對頂點2位置時的驗算為:B62=(-210.70,-241.51,-400P62=(-239.41,-637.78,n因連桿長為560mm，則400+n解得：n62=-5.46mm<0滿足要求當(dāng)加工點位移動到頂點3位置時，驅(qū)動機構(gòu)4和驅(qū)動機構(gòu)5的螺母副最有可能達到極限位置，則分別求兩個驅(qū)動機構(gòu)的螺紋長度是否滿足要求。已知驅(qū)動機構(gòu)4的鉸鏈幾何中心對頂點3位置時的驗算為:B43=(-135.51,284.92,-4P43=(-449.95,536.23,n因連桿長為560mm，則400+n解得：n43=-10.68mm>0滿足要求已知驅(qū)動機構(gòu)5的鉸鏈幾何中心對頂點3位置時的驗算為:B53=(-296.20,-93.41,-4P53=(-689.37,121.55,n因連桿長為560mm，則400+n解得：n53=-64.13mm<滿足要求當(dāng)加工點位移動到頂點4位置時，驅(qū)動機構(gòu)1和驅(qū)動機構(gòu)2的螺母副最有可能達到極限位置，則分別求兩個驅(qū)動機構(gòu)的螺紋長度是否滿足要求。已知驅(qū)動機構(gòu)1的鉸鏈幾何中心對頂點4位置時的驗算為:B14=(110.70,-151.51,-500P14=(239.41,-657.78,n因連桿長為560mm，則500+n解得：n14=-298.20mm>-400滿足要求已知驅(qū)動機構(gòu)2的鉸鏈幾何中心對頂點4位置時的驗算為:B24=(196.20,6.59,-500P24=(689.37,121.55,n因連桿長為560mm，則500+n解得：n24=-260.90mm>-400滿足要求2.2滾珠絲杠螺母副的計算與選型2.2.1最大工作載荷的計算滾珠絲杠螺母副的最大工作載荷是指絲杠螺母副在被控制運動時所受到的軸向力的最大值，這個力也被稱為進給牽引力。這個數(shù)值是整個運動件的所受到的重力和絲杠螺母副的進給力及在導(dǎo)軌上的分力所產(chǎn)生的摩擦力的總和。切削分力為極限位置時的FX，因為本次設(shè)計的滑塊式并聯(lián)機床的滾珠絲杠螺母副為豎直放置，因此采用的綜合導(dǎo)軌的計算公式REF_Ref26795\r\h[10]：FmFx=式中：K系數(shù)，在這里取K=1.15；Fz絲杠在垂直方向上G可動部件上的總重量（N）；μ隨導(dǎo)軌型式而不同；滾動導(dǎo)軌μ=0.003；FZ解得：F2.2.2計算最大動載荷我們選取滾珠絲杠副的直徑時，首先需要保證在軸向載荷作用的情況下，絲杠可以在規(guī)定使用周期內(nèi)，在它的滾道上不產(chǎn)生點蝕現(xiàn)象REF_Ref27281\r\h[11]。絲杠所承受的軸向負載的最大值稱為滾珠絲杠的最大動載載荷，用下式計算選擇：（2-11）L0=

n=1000vs式中壽命，以10轉(zhuǎn)為一單位硬度系數(shù)，取=1為運轉(zhuǎn)系數(shù)；有一般運轉(zhuǎn)時=1-1.5取1.2絲杠轉(zhuǎn)速，，用下式計算為最大切削力時的進給速度，絲杠導(dǎo)程，；為機床的使用壽命，，對于數(shù)控機床取；初選絲杠導(dǎo)程=5，由任務(wù)書可知最大切削力下的速度v=20m/min，則/min,代入公式可計算得n=L2.2.3滾珠絲杠螺母副的選型根據(jù)FQ=17037選取絲杠螺母副，型號為CM系列的3205-5型絲杠，其主要的參數(shù)如表格2-1、表2-2所示：表2-1CM系列的3205-5型滾珠絲杠尺寸參數(shù)表規(guī)格代號公稱直徑導(dǎo)程滾珠直徑絲杠底徑絲杠外徑循環(huán)列數(shù)額定載荷/N剛度dPDddCMCCG3205-53253.17528.231.52×2.51799854896532表2-2CM系列的3205-5型絲杠螺母副尺寸參數(shù)表螺母安裝尺寸油杯DDDLBh??M60907562137712M6滾珠絲杠副的安裝聯(lián)接尺寸如圖2-3所示：圖2-3滾珠絲杠螺母副外形尺寸該型號的絲杠螺母副的Ca=17998N>FQ=15086N，滿足額定載荷的要求。2.2.4傳動效率計算滾珠絲杠螺母副的傳動效率REF_Ref27213\r\h[12]：

η=tanλtan式中絲杠螺旋升角；絲杠的摩擦角，其摩擦角的大小約等于。將公稱直徑=32mm，導(dǎo)程為=5mm，代入，得絲杠螺旋升角=8°52'。將摩擦角=，代入η=2.2.5剛度驗算查閱絲杠的支撐方式，決定使用雙推—雙推的形式安裝絲杠。絲杠的軸向失效的主要形式有絲杠的拉伸或者壓縮、以及螺母和絲杠間的滾道的變形。這種變形會導(dǎo)致絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，影響運動的平穩(wěn)性，在影響加深后甚至?xí)?dǎo)致定位精度降低。 GJML圖2-4滾珠絲杠副支承形式（1）絲杠的拉伸或壓縮變形量（2-16）式中絲杠所承受的工作載荷的最大值，單位為N；絲杠兩端固定支撐間的距離，單位為mm；絲杠所用材料的彈性模量，；絲杠由底徑確定的圓的截面積，單位為；絲杠的轉(zhuǎn)矩，單位為；絲杠由底徑確定的圓截面的慣性矩（），單位為。所選絲杠的裝配長度為100mm，選取余程為20mm，初步計算螺紋長度（2-17）取支承跨距為a取a=530mm,將數(shù)據(jù)，帶入式2-16中計算得。（2）滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量有預(yù)緊時（2-17）式中絲杠上滾珠的直徑，單位為；絲杠上滾珠的總數(shù)量，；單圈滾珠數(shù)，預(yù)緊力，單位為N。當(dāng)滾珠絲杠副承受預(yù)緊力時，且預(yù)緊力為軸向工作載荷的，值可減少二分之一左右。將公稱直徑，滾珠直徑，代入，得單圈滾珠數(shù)Z=31，代入，得滾珠數(shù)總量ZΣ=158，預(yù)緊力=273.42N，絲杠的最大工作載荷=820.26N，代入式2-17，計算得。，計算得=0.004731mm<0.05mm綜上可知，滿足設(shè)計要求。2.2.6壓桿穩(wěn)定性校核≥（2-18）式中：——絲杠的臨界載荷，單位為N；——絲杠的支撐系數(shù)，??；——材料的彈性模數(shù)，對鋼E=21MPaK——壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取為2.5～4，垂直安裝取K=3；a——絲杠兩端固定支承間的距離（mm），a=630mm；I——滾珠絲桿橫截面慣性矩單位，按底徑計算；雙推-雙推方式，故可見FK遠大于Fm，則所選的絲杠的穩(wěn)定性能夠滿足設(shè)計的工藝性要求。故絲杠不會失穩(wěn)。2.3滾動軸承的選用2.3.1基本額定載荷REF_Ref27771\r\h[13]Cr=式中：——速度系數(shù)，取=0.37；——壽命系數(shù)，取=3.11；——當(dāng)量動載荷，取Pa=代入得

C2.3.2滾動軸承的選用絲杠的d0=32mm，Cr=6894.62N，根據(jù)以上條件選擇軸承為：7004AC型角接觸球軸承，具體參數(shù)如表2-3所示：表2-3滾動軸承尺寸參數(shù)表軸承代號基本尺寸安裝尺寸dDBrrdD7205AC25521510.33146安裝尺寸a基本額定極限轉(zhuǎn)速/(r/min)原軸承代號r動載荷靜載荷脂潤滑油潤滑116.415.89.88110001600036205462057205AC型角接觸球軸承的聯(lián)接安裝尺寸如圖2-4所示圖2-4角接觸球軸承的聯(lián)接安裝尺寸2.3.3軸承的校核（1）壽命校核L?=106式中：——額定動載荷，=15800N——工作轉(zhuǎn)速，n=4000r/min——當(dāng)量動載荷，=820.26NL遠大于一般機床所規(guī)定的時間，所以滿足要求。（2）額定靜載荷校核Cor≥SoPoa式中：——基本額定靜載荷（N）——當(dāng)量靜載荷，查表得Poa——安全系數(shù)，查表得=2C遠大于計算結(jié)果，所以滿足要求。2.4伺服電動機的計算和選型2.4.1初選交流伺服電動機由于交流伺服電動機長期工作工作在變負載之下，故按方均根載矩進行初選伺服電動機，工作循環(huán)圖如下：圖2-5工作循環(huán)圖（2-22）換算到電動機軸上得的等效負載轉(zhuǎn)矩(1)切削負載力矩：（2-23）為最大工作載荷：,為滾珠絲杠的導(dǎo)程：，為滾珠絲杠副的傳動效率：%，帶入得。（2）摩擦負載力矩T:(2-24)式中F為角接觸球軸承的摩擦力：,其中為摩擦系數(shù)，，W為移動部件的總重量為700N,故F=14N,D為所選角接觸球軸承的直徑：D=52mm，所以代入得T=0.364（3）預(yù)緊力矩：(2-25)式中為預(yù)緊力，,為滾珠絲杠副的傳動效率：%,所以=0.084所以=0.665+0.364+0.084=1.113取根據(jù)式(2-26)可估算所需的交流伺服電動機功率傳動效率90%，則：根據(jù)算出的P范圍初選交流伺服電動機為臺達電子工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的伺服電機，具體型號為ASMT07L250BK型。具體技術(shù)參數(shù)如表2-4、表2-5所示：表2-4伺服電動機參數(shù)表型號額定功率額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速慣性矩ASMT07L250BK0.75KW2.4N7.16N3000r/min1.81J2-5ASMT07L250BK2-5圖2-62.4.2電動機慣量匹配原則換算到電動機軸上的移動體:(2-27)式中m為移動體的的質(zhì)量，平均分配到每根軸上為3Kg；為滾珠絲杠的導(dǎo)程：。將其帶入得。換算到電動機軸上的傳動系統(tǒng):(2-28)式中為滾珠絲杠的公稱直徑：；l為滾珠絲杠的長度；l=700mm；為滾珠絲杠的密度：.代入得所以，所以滿足慣量匹配原則。2.4.3交流伺服電動機發(fā)熱校核滿足發(fā)熱校核，需滿足：(2-29)K1安全系數(shù)，取KK2轉(zhuǎn)矩波型系數(shù)，取K2.15>1.26所以滿足發(fā)熱校核綜上計算，所選的交流伺服電動機符合設(shè)計要求。2.5導(dǎo)軌的選用選用導(dǎo)軌是為了使運動部件按一定的軌跡運動，在本次設(shè)計中即為了保證滾珠絲杠螺母副在一定的徑向力的作用下仍能保持豎直運動不受徑向力的影響。本次設(shè)計選用直線滾動式導(dǎo)軌副，因為運動輕便、靈活，所需驅(qū)動功率小，摩擦發(fā)熱小，磨損小，精度保持性好；低速運動時不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，因而定位精度高，所以選用滾動導(dǎo)軌REF_Ref28078\r\h[14]。2.5.1工作載荷的計算導(dǎo)軌的選用首先需要對導(dǎo)軌副的工作載荷進行計算，因為其對使用壽命有很大影響，可由以下公式進行計算：Fc式中：FVFHFF代入得：F根據(jù)工作載荷FC=394.66N，初選JSA-KL型直線滾動導(dǎo)軌副，型號為JSA-LG15型，Ca=7.94KN，Coa=9.5KN。根據(jù)對絲杠的計算可得絲杠長為700mm，則可以選取的導(dǎo)軌長為2.5.2額定壽命計算滾動體為球時，其計算公式如下：(2-31)式中距離額定壽命；額定動載荷，；滑塊所承受的工作載荷,單位為；溫度系數(shù),；接觸系數(shù),；載荷系數(shù)，硬度系數(shù)，滾道硬度不得低于HRC58故通常取精度系數(shù)，精度等級4級，=0.9代入公式計算得：==46738.10故距離額定壽命滿足要求。JSA-LG15型直線滾動導(dǎo)軌技術(shù)參數(shù)如表2-6所示：表2-6JSA-LG15型直線滾動導(dǎo)軌尺寸參數(shù)表型號裝配后組合尺寸滑塊尺寸HWBKTTJSA-LG152415.54719.4711導(dǎo)軌尺寸BHIFLd1615206015004.5×7.5×5.3JSA-LG15型直線滾動導(dǎo)軌的聯(lián)接安裝尺寸如圖2-6所示：圖2-7JSA-LG15型直線滾動導(dǎo)軌的聯(lián)接安裝尺寸圖2.6聯(lián)軸器的選用2.6.1聯(lián)軸器選擇根據(jù)伺服電動機的電機軸轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，以及滾珠絲杠的直徑等，選取剛性套筒聯(lián)軸器。具體尺寸參數(shù)如表2-7所示：表2-7剛性套筒聯(lián)軸器尺寸參數(shù)表軸孔直徑DL193560表2-8鍵的尺寸型號寬度b高度h鍵長LGB/T1096-20036612許用轉(zhuǎn)矩50N圖2-8聯(lián)軸器裝配尺寸圖2.6.2聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩傳動軸上的公稱轉(zhuǎn)矩T可用下式計算： (2-32)式中：P傳遞的功率（KW）軸的轉(zhuǎn)速（r/min）計算得:T=1.79NT=1.79N?m<50故滿足要求。2.7防塵罩的選用在選用了滾珠絲杠之后，應(yīng)當(dāng)設(shè)計防護罩，保護滾珠絲杠不受損傷也避免滾珠絲杠運行出現(xiàn)錯誤時誤傷工作人員。螺旋鋼帶防護罩的規(guī)格可以根據(jù)下式算得：D1式中：D1dmax帶入計算得：D螺紋長度502mm，選用45-550-50型螺紋鋼帶防護罩，Lmax=550mm，D1=45mm，并聯(lián)機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1桿件設(shè)計并聯(lián)機構(gòu)的連桿部件是連接著螺母副和刀具平臺的驅(qū)動元件。所以連桿部件的設(shè)計對機床功能和精度有著舉足輕重的作用。桿件設(shè)計的主要影響因素：①桿件與刀具平臺的連接方式；②桿件自身的長度問題；③桿件與絲杠螺母副的連接方式。桿件作為并聯(lián)機床的運動主要元件，可以分類為固定桿長的桿件和可變桿長的桿件兩類。本次設(shè)計選擇了固定長度的桿件，而桿件的兩端分別通過虎克鉸固定在滾珠絲杠螺母副和加工平臺上。3.2虎克鉸設(shè)計鉸鏈?zhǔn)怯脕砜刂茥U件與刀具平臺、滾珠絲杠螺母副之間相互運動的構(gòu)件，它的作用就是為刀具平臺提供可以繞運動中心不斷運動而需要的動力。因此，鉸鏈需要由旋轉(zhuǎn)的自由度，且旋轉(zhuǎn)軸可以通過相同位置的點。因為鉸鏈?zhǔn)遣⒙?lián)機床的關(guān)鍵部件，所以它直接影響機床的精度，也因此需要較高的制作精度。所以我選用的是標(biāo)準(zhǔn)的十字軸承設(shè)計虎克鉸，可以滿足要求，而與之連接的配件就按實際安裝的需求來定制。結(jié)論通過以上的整體分析及計算，歸納為以下一些結(jié)論：并聯(lián)機床與傳統(tǒng)的串聯(lián)機床相比較有著更好的發(fā)展前景，在現(xiàn)代化的制造業(yè)中，串聯(lián)機構(gòu)已經(jīng)越來越無法滿足現(xiàn)在加工所要求的精度等工藝，而并聯(lián)機構(gòu)則可以滿足。并聯(lián)機構(gòu)當(dāng)下急需處理的問題就是其工作空間過大的問題，因為并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)的特殊性，其工作空