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内容简介：

本科毕业论文(设计)开题报告论文题目：大型设备动装置与减速装置对接平台结构设计学院：业 、 班 级 ： 生 姓 指导 一、选题依据1. 论文（设计）题目大型设备动装置与减速装置对接平台结构设计2. 研究领域机械设计及其自动化工程设计实现大型设备动装置与减速装置的自动机械对接， 在对接过程中保证对接的精度和效率。3. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值理论意义： 随着大型现代化机械装备在社会上的广泛应用， 规格较大的动与减速部件的装配工作的问题日益凸显出来。由于装配工作是一个频度较高的工作， 人工操作效率低并且给人带来很大工作强度。所以要充分利用机械的优越性， 可以大大的减少人的劳动强度， 并且效率较高。鉴于对接条件的复杂性， 我们可以做出来多自由度的对接平台， 以适应对接多种条件， 在设计过程中， 使用丝杠等构件可以提高平台的精度， 再附加上反馈设备， 可以减少对接时间。适应社会对机械对接平台的大趋势， 为我国发展做出贡献。特别对于大型动与减速装置的对接问题是装配过程中一个难点， 由于对接处接口精度较高， 且对接的两部件比较笨重， 调整过程往往采用人工手动的方式调整， 且对接调整过程无实时反馈， 只能凭经验预测， 耗时较长。本课题旨在通过设计具有实时反馈功能的对接平台， 达到提高对接精度与成功率， 节省调整时间的目的。4. 目前研究的概况和发展趋势现在对接平台有混联六自由度精密装校平台， 六自由度精密装校平台在整个下装装校系统中具有核心地位， 其六自由度末 端执行器的位姿调整速度及调整精度直接影响到 LRu 模块精确、可靠以及高效率的装校 。六自由度位姿调整涉及到平台的输入与输出关系， 平台的输出即六自由度位姿调整是实现 LRU 模块装校的前提 。平台的输入是伺服电机的驱动旋转，其中六自由度平台的末端执行器在空间的位置变化与伺服电机的驱动输入存在一定的数学映射关系， 简称控制算法， 将这种控制算法以程序的形式输入运动控制器，则通过运动控制器的控制即可实现对运动平台末端执行器的可控调整。用运动学理论， 推导用于运动控制器控制的末端平台位置逆解及正解、速度的正解与逆解， 构建误差模型并对末端平台误差作补偿， 研究传感器反馈的闭环控制， 最终实现六自由度精密装校平台对 LRU 模块的可控精密自动调整。目前能对末端执行器进行六自由度位姿调整的主要是并联六自由度运动台， 简称Stewan 运动平台， 在较长一段时间内， 并联机构产生以后， 并未引起时人们的足够关注， 基于串联机构的串联机器人占据主导地位， 主要是由于并联结构计算大， 运动学分析及动学难度大， 并且位置有时还存在奇异性。然而串联机构由于自身的缺点无法克服， 在工业应用上有一定的局限性， 随着对并联机器人的认识断加深、一些理论问题的解决及计算机的计算功能增强， 并联机器人较串联机构的优势得到凸显， 因此并联机构大大弥补串联机构在应用中存在的足。混联精密装校平台是一个较为复杂的机电系统， 涉及到并联机构的各类知识， 是一个较为复杂的综合性的工程， 涉及到空间机构、调平技术、自动化技术、先进制造和精度设计等多项领域。对于现代飞机大部件自动对接装配技术涉及面向柔性装配的数字化产品定义、装配 T 艺规划与仿真优化、数字化柔性定位、自动控制、先进测检测和计算机软件等众多先进技术和装备， 是机械、电子、控制、计算机等多学科交叉融合的高新技术。大部件对接柔性装配： 装配系统组成主要由机械结构部分、控制系统、测系统和计算机软件等组成。大部件对接柔性装配工装的主要机械执行机构分为 3 种形式：柱式结构、塔式结构和塔一柱混联结构。自动控制控制系统是飞机数字化装配的大脑， 但是在飞机数字化装配过程中， 与装配相关的硬软件系统众多， 数据处理方式多样， 设计数据、工艺数据、测数据、定位数据、制孑 L 数据、连接数据等之间存在大的交互与协调， 而多系统集成控制技术便是实现交互与协调的基础。误差分析与优化控制关键特征的数字化传递过程误差是可避免的， 主要包括测系统误差、定位系统运动误差、零部件变形误差和算法误差等， 各因素之间是相互独立的， 参照数据处理中的测确定度分析方法， 对上述误差进行分析与优化控制。大尺度产品数字化智能对接技术应用综合框架的基础上，结合全局坐标的位姿引导柔性装配与六维引导的柔顺对接应用模式。包括采用数字化测系(激光跟踪仪)、基于并联机构的调姿平台、控制柜、传感器、集成控制平台、固定平台、装配工装。大部件自动对接装配技术已单单是提高产品质、生产效率的手段， 而是新一代军机制造町缺少的必备技术， 需要从产品定义开始人手， 建立数字化柔性装配技术体系， 贯通产品、T 艺、丁装、装配和检测全过程。结合某型机大部件对接的 T 程实际应用， 对数字协调的 T 艺设计、面向飞机装配的数字化测技术、柔性 T 装,需要从大的工程实践中总结梳理成功的经验， 制定相关的技术规范和标准， 完善技术体系。针对大部件自动对接装配技术进行探讨分析， 实现柔性工装、数字化测检测设备的协同规划与管理，下一步应对建立数字化柔性装配生产线相关技术展开深入研究实现飞机的整个装配过程的柔性化、自动化。与串联机构相比， 并联机构在刚度、承载能、结构、惯、位置误差、反馈控制及运动学逆解等方面较串联优越； 但其自身也存在缺点， 如运动学正解复杂、工作空间小、误差积累等。二、论文（设计）研究的内容1. 重点解决的问题对接的适应性， 可以通过调整角度和位置自动连接。1） 装配平台功能结构设计： 横向、纵向、高度方向调整结构以及旋转调节功能结构设计2） 关键部件设计选用计算： 导轨选用的相关计算3） 关键部件强度及刚度校核： 横向、纵向、升降滑台以及旋转台等的校核2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）1） 文献阅读， 发展现状及文献综述2） 运动功能分解， 机构选型， 确定总体方案3） 根据各执行机构完成总体结构布局， 进行机体受分析与刚度分析4） 完成各执行机构细节设计， 包括轴类， 箱体、基座等零部件的设计与校核5） 进行导轨选型与尺寸综合设计6） 进行对接平台的装配图和零件图细节设计7） 进行机构精度分析3. 本论文（设计）预期取得的成果1） 最终可以实现对大型重载连接件的对接2） 确定基体的结构， 导轨位置 电机位置 丝杠位置3） 完成驱动方案， 精准对接位置4） 对薄弱点进行的分析， 确保安全可靠5） 确定各结构的尺寸6） 完成对接平台的装配图和零件图7） 编写设计说明书一份三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；设计参数：1） 基座最大承重：8t2） 基座初始高度距离安装台表面为 300mm ， 可向上调整至 600mm， 且在运动过程中任意位置可闭锁 。调整精度为10mm 。3） 用于支撑传动装置的机构和支撑发动机的机构相对高度可调， 调整结构应设计有标尺指示 。调整范围： 100mm调整精度0.1mm4） 用于支撑传动装置的机构和支撑发动机的机构相对纵向可调， 调整结构应设计有标尺指示。调整范围： 0mm300mm调整精度0.1mm5） 用于支撑传动装置的机构和支撑发动机的机构相对横向可调， 调整结构应设计有标尺指示。调整范围： 100mm调整精度0.1mm6） 发动机相对传动装置角度可调 ， 调整结构应设计有标尺指示。旋转调整范围： 5调整精度0.17） 基座外廓尺寸3m2.5m技术路线：对接功能分析机构选型， 总体结构方案设计考 虑 运动 及 驱动 方 式执行部分底基座中间 连接部分左 调 节 z 向右 调节x y 向及z 旋转结构尺寸满足运动精度计算校核计算满足画零件图 装配图完善说明书2. 论文（设计）进度计划第 1 周： 熟悉题目， 明确任务， 查阅相关资料第 2 周： 对资料进行分析总结第 3 周： 拟定工作内容与初步设计方案第 4 周： 撰写开题报告， 进行开题第 5 周： 完成整体方案构型设计第 6 周： 完成相关校核计算与修正第 7 周： 根据设计参数进行高度相对调整机构的设计第 8 周： 根据设计参数进行横向与纵向相对调整机构的设计第 9 周： 根据设计参数进角度相对调整机构的设计第 10 周： 进行其它相关机构的设计， 完成装配图， 进行必要的校核计算第 11 周： 对主要零件进行细节设计， 完成零件图第 12 周： 整理相关设计资料， 撰写说明书第 13 周： 完成设计说明书初稿第 14 周： 修改完善说明书， 完成英文资料翻译第 15 周： 修改完善说明书第 16 周： 做 PPT， 准备答辩相关材料四、需要阅读的参考文献1 宋文军.基于混联机构的六自由度精密装校平台研究D.重庆大学:机械电子工程,2 012： 1-57.2 王军锋， 唐宏.伺服电机选型的原则和注意事项J.装备制造技术， 2009，（11）：129-133.3 胡小文，龚发云，王选择.丝杠传动工作台运动特性与误差分析J.湖工业大学学报,2009,24(4):10-15.4 付香梅.齿轮传动与蜗轮蜗杆传动性能比较与消隙机构J.煤矿机械, 2012,33(11):171-172.5 孙伟，汪博，闻邦椿.直线滚动导轨结合部动学特性测试及参数识别J.东大学学报,2011,33(5):717-719.6 李建国.往复移动式气动机械手的精确位置控制系统设计J.机床与液压,2015,43(3):89-91.7 Dayong 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 周召发, 黄先祥, 强宝民.一种大型设备多自由度自动对接方法J.光电工程, 2005,32(6):55-58.9 谢志江, 宋文军, 刘小波, 倪卫.一种混联精密装校平台的设计与分析J.机械设计, 2012,29(4):43-47.10 毛宽民, 李斌, 谢波, 魏要强.滚动直线导轨副可动结合部动学建模J.华中科技大学学报（自然科学版）,2008,36(8):85-88.11A. Basu, S. A. Moosavian and R. Morandini 。Mechanical Optimization ofServo MotorJ. ASME,2005,127:58-61.12 郭洪杰.飞机大部件自动对接装配技术J.航空制造技术,2013 (13):72-75.13 邹冀华, 刘志存, 范玉青.大型飞机部件数字化对接装配技术研究J.计算机集成制造系统,2007,13(7):1367-1373.14 文科, 杜福洲.大尺度产品数字化智能对接关键技术研究J.计算机集成制造系统,2016,22(3):686-694.15 Jean-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 刘勇, 蒲如平, 敬兴久, 张华全.一种新型的对接装配装置的设计J.机械工程师,2001(11):50-51.17 金庆勉,金加奇.飞机机身自动对接技术研究J.航空制造技术,2014(19):72-75. 18张丽媛.复合对接试验台的构型设计及稳定性分析D.哈尔滨理工大学： 机械动工程,2016:1-61.附： 文献综述或报告文献综述摘要： 对接平台是实现装配部件对接的机械设备， 在实现对接功能时， 有一定的适应性。可调整自己的位姿， 应对同情况下的对接。其结构主要是， 基座， 导轨， 中间结合部分和执行部件（对接平台）。驱动部分主要是伺服电机， 丝杠， 涡轮蜗杆等传动。控制方面可以通过光栅尺， 编码器， PLC， 联合作用保证对接的精度和自动化。关键词： 对接平台， 伺服电机， 滚动丝杠， 导轨。文献 1 指出：现在比较广为应用的是六自由度精密装校平台，目前能对末端执行器进行六自由度位姿调整的主要是并联六自由度运动平台， 简称 Stewan 运动平台。到目前为止， 并联机构的样机多种多样， 包括多自由度的平面机构， 同自由度的空间机构， 多种布置方式结构， 少自由度结构以及超多自由度串并联机构。小型并联机构大多轻载， 输入多采用“伺服电机+滚动丝杠+导轨”等方式实现， 而大型重载并联机构的运动输入则主要采用电液伺服液压缸驱动， 液压伺服驱动主要得益于其体积小、功率大、精度高、速度快等特点。该精密装校平台提出如下功能要求： 一级提升功能。LRU 模块在粗定位以后需要作一级提升。调平功能。LRu 模块粗定位完成以后， LRu 模块需要作调平调节。使 LRu 模块尽保证与洁净厢平行。平面对接功能。LRu 模块调平功能完成以后，需要与洁净厢底端的卡槽自动对接。为插入式安装提供基础性准备。对于并联机构来说， 机械结构几何参数误差以及驱动输入误差是位姿输出误差的主要因素。调平机构：几何结构参数误差包括：上、下铰点零件形位误差， 如： 上、下铰点分度圆的半径误差， 角度分度误差和安装平面的平面度误差； 上、下铰点装配误差， 如： 铰的间隙、支撑腿安装误差等， 调平机构存在超静定问题， 为使机构在运行过程中有一定的柔性， 要求铰点有一定的间隙， 所以间隙造成的误差可避免； 另外还有伺服电动推缸的初始长度误差及运动过程中自身的定位误等。对接机构。导轨自身在基准平台上的安装偏差。伺服电机可使控制速度， 位置精度非常准确， 可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制， 并能快速反应， 在自动控制系统中， 用作执行元件， 且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性， 可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类， 其主要特点是， 当信号电压为零时无自转现象， 转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服系统（servomechanism）是使物体的位置、方位、状态等输出被控能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位， 基本上可以这样理解， 伺服电机接收到 1 个脉冲， 就会旋转 1 个脉冲对应的角度， 从而实现位移， 因为， 伺服电机本身具备发出脉冲的功能， 所以伺服电机每旋转一个角度， 都会发出对应数的脉冲， 这样， 和伺服电机接受的脉冲形成呼应， 或者叫闭环， 如此一来， 系统就会知道发多少脉冲给伺服电机， 同时又收多少脉冲回来， 这样， 就能够很精确的控制电机的转动， 从而实现精确的定位， 可以达到 0.001mm 。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低， 结构简单， 启动转矩大， 调速范围宽， 控制容易， 需要维护， 但维护方便（换碳刷）， 产生电磁干扰， 对环境有要求高。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。对于它的选用， 文献 2 指出： 步进电机的比较(1)控制精度高； (2)低频特性好， 即使在低速时也会出现振动现象（3）具有较强的速度过载和转矩过载能，最大转矩为额定转矩的 23 倍； (4)交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样内部构成位置环和速度环， 控制性能为可靠： 因此， 伺服电机广泛应用于对精度有较高要求的机械设备， 伺服电机选型的原则： 1 负载电机惯比正确没定惯比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前提， 伺服系统的默认参数在 13 倍负载电机惯比下，系统会达到晟佳工作状态。2 转速电机选择首先应依据机械系统的快速行程速度来计算， 快速行程的电机转速应严格控制在电机的额定转速之内， 并应在接近电机的额定转速的范围使用， 以有效利用伺服电机的功率； 额定转速、最大转速、允许瞬间转速之问的关系为： 允许瞬间转速最大转速额定转速。3 转矩伺服电机的额定转矩必须满足实际需要， 但是需要留有过多的余， 因为一般情况下， 其最大转矩为额定转矩的 3 倍。需要注意的是，连续工作的负载转矩伺服电机的额定转矩， 机械系统所需要的最大转矩伺服电机输出的最大转矩。驱动和对接平台执行部件要通过出动机构来实现， 常用的有滚珠丝杠副和蜗轮蜗杆。对于传动方面的问题， 文献 3 指出： 宏微双重驱动精密工作台可以实现大行程、高精度的要求其中宏动部分由交流伺服电机驱动滚珠丝杠来实现滚珠丝杠传动是传统的精密驱动方式， 技术已经相当成熟， 成本低但宏动进给系统中的一些非线性因素， 如滚珠丝杠螺母副间隙存在、弹性联轴器的变形、导轨摩擦等， 对微运动特性的影响非常明显， 制约工作台运动精度和定位精度的进一步提高， 因而研究滚珠丝杠传动工作台的微定位特性显得尤为重要宏动部分系统主要有： 1)工作台与光栅测装置组成的控制对象及位置测系统； 2)基于 FPGA 的运动控制系统， 由电机控制模块， 光栅计数模块、与上位机通信的数据输入输出接口等组成1 滚珠丝杠传动系统的特点滚珠丝杠传动效率高。摩擦小， 在伺服控制系统中采用滚动螺旋传动， 仅提高传动效率， 而且可以减小启动矩、颤动及滞后时间， 但传动系统的刚度高， 尤其细长的滚珠丝杠是刚度的薄弱环节起动和制动时能的一部分要消耗在克服中间环节的弹性变形上， 弹性变形使系统的控制难度增加， 伺服性能下降。2 滚珠丝杠传动系统光栅检测部分利用光栅的莫尔条纹测位移， 需要2 块光栅：指示光栅和标尺光栅指示光栅与运动件连在一起，并与运动件一起运动，光源发出的光线经透镜后成为平行光束，垂直投向标尺光栅而 2 块光栅迭合时就形成莫尔条纹光栅测实质上就是读取相应的栅线数除滚珠丝杆传动外， 还有其他传动方式， 例如涡轮蜗杆和齿轮传动。文献 4 指出： 蜗轮蜗杆传动是一种杆传动机构是可广泛替代已有扰性传动和齿轮传动的传动机构由杆轮和作为扰性曳引元件的杆共同构成蜗轮的传动比齿轮传动动大， 而且在动传递中， 传动比在 8100， 在分度机构中传动比可以达到 1 000所以动较大， 应用性比较广泛， 传动平稳、噪声低； 结构紧凑； 在一定条件下可以实现自锁等优点而得到广泛使用。但蜗杆传动有效率低、发热大和磨损严重， 蜗轮齿圈部分经常用减磨性能好的有色金属(如青铜)制造， 成本高： 蜗轮传动是垂直轴传动， 圆柱齿轮为平行