中期检查--五轴并联机床结构设计

学士学位论文中期报告 五轴并联机床结构设计 学 校 ： 目前工作迚展 一、总体结构设计 二、运动学分析 三、伸缩杆设计 1、总体结构设计 本并联机床为一新型 5 自由度(5联机构， 克铰一移动副一球副 )动副一转动副一移动副一虎克铰 ),其结构简图如 : 结构组成：定平台、动平台、五个驱动支链，中间约束支链，虎克铰，球铰 中间约束支链上面的移动副与定平台固定 ,通过球铰与动平台相连；五个驱动支链通过虎克铰与定平台相连，由球铰与动平台相连。通过五个驱动支链的伸缩来控制动平台的运动。 自由度的计算 采用 式 机构的构件总数 15，运动副总数 19，其中包括 7个 1 个自由度的移动副， 1 个转动副， 6 个 2 自由度的虎克铰， 5 个 3 自由度的球铰。 即本机构的自由度数为 5。 (65352617)11915(6 动学分析 (1)运动学反解分析 1)在定平台和动平台分别建立坐标系，根据并联机床的结构尺寸，利用儿何关系，算出各铰链点在各自坐标系中的坐标值。 2)空间变换矩阵的求解 3）通过矩阵变换求出铰链点在固定坐标系的坐标值 4）求解杆件的长度 （ 2）雅可比矩阵分析 并联机构的雅克比矩阵反映了机构广义 输入速度到动平台运动速度的传递矩阵， 是动平台速度综合列矢量对各个分支主 动输入速度的综合速度影响系数的合成 矩阵。机构的雅克比矩阵揭示了机构运 动的本质，是机构速度分析、受力分析、 误差分析的基础。 雅可比矩阵 雅可比矩阵 该雅可比矩阵是非奇异的 ,表明对于该并联机床 ,关节空间和工作空间之间的速度映射为一一映射 ,即当给定动平台上刀具的迚给速度 ,可以唯一得到五个驱动支链的驱动速度 ,同样当给定五个驱动支链的驱动速度时 ,也可以唯一得到动平台上刀具的迚给速度。因此可以在并联机床的工作空间规划刀具在加工过程中的迚给速度 ,通过该矩阵得到在并联机床的关节空间中驱动杆的驱动速度 ,从而实现对机床加工过程中动平台上刀具迚给速度的控制。 3、伸缩杆设计 （ 1）滚珠丝杆螺母副的计算、选型 （ 2）滚动轴承的选用 （ 3）步迚电机的计算与选型 （ 1）滚珠丝杆螺母副的计算、选型 查阅现代实用机床设计手册，由计算的丝杠导程、轴向动载荷和最小螺纹直径等参数，初步确定滚珠丝杠副选内循环浮动式法兰，直筒螺母型垫片预紧形式，公称直径为 32本导程为 5荷钢球圈数为 3圈，精度等级为 4级，滚珠丝杠副的型号为 该型号的动载荷为 13000N，最小螺纹直径为 28球直径为 丝杠导程 轴向动载荷 最小螺纹直径 5过公式计算和查阅现代实用机床设计手册计算出： （ 2）滚动轴承的选用 接触角推力角接触球轴承，型号为 7603020 丝杠轴承的载荷主要是轴向载荷，径向除丝杠自重外，一般无外载荷，对丝杠轴承主要要求轴向精度和刚度较高，摩擦力矩要尽量小。根据现代实用机床设计手册表 3合考虑本丝杠副的固定支撑采用接触角推力角接触球轴承，选用的滚动轴承型号为7603020种滚动轴承的特点是接触角大、钢球数多、承载能力大、刚度大 ;既能承受轴向载荷，也能承受径向载荷，支撑结构可以简化 ;轴承起动摩擦力矩小，降低丝杠副驱动功率，提高迚给系统的灵敏度；轴承安装简单。 （ 3）步迚电机的计算与选型 综合考虑，本设计选用的伺服电机采用交流伺服电机，型号为 ，其额定输出功率为 400w，额定扭矩为 间最大扭矩为 子惯量为 量 该交流伺服电机搭配的驱动器型号是 丝杠副的负载惯量 等速负载转矩 电机加速转矩 连续瞬时负载转矩 41027.1 计算结果： 现阶段的难点 运动学分析部分算