并联机床实验台总体结构设计开题报告.doc

并联机床实验台总体结构设计开题报告班级(学号):机姓名:指导老师:一、选题综述1、理论意义三连杆虚拟轴数控机床的出现被认为是本世纪最具革命性的机床设计突破。如果充分发挥这种新型机床在结构上的优势，就有可能为大幅度地提高机床的性能开辟一条新途径。虚拟轴机床不太适合加工大范围、多坐标运动的零件。但从另一个角度看，在实际生产中需要多坐标加工的复杂零件毕竟是少数，而占主导地位的还是普通常规零件的加工。因此，研究如何利用虚拟轴机床的结构特点，在常规零件的高速、高效加工上发挥其优势，将更具有实际意义。2、现实意义具有六个自由度的三连杆结构的虚轴加工中心，是利用三根并联丝杠调节刀具进给的新兴设备，取代了传统机床的固定主轴。所谓的虚轴其实就是它的主轴，与传统机床相比，它的最大特点就是装卡刀具的主轴可以依照加工要求，大幅度地改变其位置。通过主轴的移动，一次性加工完成复杂表面的创新型数控铣床。解决了复杂零件的需要多次装卡、定位的问题。从而简化了部分加工中涉及到的工艺流程，大大提高了效率。3、理论的渊源及演进过程在1965年,由Stewart提出并联机构,原是作为飞行模拟器用于训练飞行员中应用。后来由澳大利亚著名机构学教授Hunt在1978年提出,可将Stewart平台机构应用到并联机构中应用。从此,并联机构的研制与开发工作开始了。经过数十年的探索,并联机构的研究已从基础理论工作过渡到实践应用中。并联机构在工业上、在航空上、在航海上、在地下工程方面及在微电子机械系统(MEMS)都得到广泛的应用。特别是在机械加工领域的实际应用更是令人瞩目的,可用于砂轮或铣刀打毛刺、倒角、钻油孔、低精度焊接、自动装配的压配合等。并联机床从问世以来经过了几年的发展，经历了一个由快速发展到稳步研究的发展过程，随着人们对并联机床的认识越来越深入，并联机床相关技术的研究和开发工作的步伐正逐渐趋于平稳。研究人员认识到并联机床与传统机床相比所表现出的鲜明的特有优势，这鼓舞着国内外众多研究机构和机床厂商坚持不懈地积极从事并联机床技术的研究和开发工作；另一方面，经过几年的研究，研究人员也发现并联机床存在一些缺陷，同时并联机床在较多方面的理论研究和应用技术研究尚不够成熟，还有很多难题要突破。世界各国的研究机构和机床厂商在这一问题上基本达成了共识，认为并联机床这种新型的加工装备与传统机床相比，在一些方面具有独特优势，然而在现阶段，并联机床尚不能实现大规模生产和市场化，并联机床技术也有待进一步发展完善。4、国外有关研究的综述1997年，LMolinariTosatti等提出了并联机床的集成化设计方法，提出了并联机床设计环境中的主要组成部分，并以Stewart平台为例进行了Stewart平台的拓扑特性分析、作业空间评估、误差分析、刚度分析、机构的敏感性分析以及机床动力学建模等。2001年，MarcoLeonesio等提出了并联机床的虚拟原型环境，该虚拟原型环境是在商业软件Adams的基础上开发的，以一个三自由度并联机构为例，简单分析了机构原型的运动特性和力特性。5、国内研究的综述国内在并联机床的设计技术方面目前基本与国外同步，清华大学、天津大学等高等院校取得了一些具有世界先进水平的设计理论和技术成果，并成功设计了多台不同构型的并联机床产品样机。2001年，在北京第七届中国国际机床展览会上展出了清华大学与企业单位联合设计的三台并联机床，在国内外产生一定影响。2002年，清华大学与齐齐哈尔第二机床厂合作，成功开发了新型大型龙门式五轴混联机床，目前即将投入应用，这表明并联机床的研究开发向产业化迈出了一大步。从1999年开始，清华大学在国内开始进行并联机床数字化设计平台和虚拟产品设计环境的研究，在系统体系结构、并联构型设计、尺度综合模型、动力学建模、有限元分析、数字化仿真等方面取得了初步的研究成果，为关键技术的进一步研究和设计平台的开发奠定了很好的基础。二、研究内容1、为什么要研究并联虚轴实验系统国内外文献和专利查新结果表明，目前有关并联机床的国内外研究主要集中在新构型设计、作业空间分析、动力学建模与分析、精度保证等关键技术方面，国外已有学者开始研究并联机床的集成化设计方法和虚拟原型设计环境等相关技术，但目前尚未出现支持并联机床设计的集成化、一体化、数字化并联机床快速开发环境，国内外都没有相关的专利。因此，进行并联机床快速开发环境的研究具有创新性和先进性。虚拟轴机床具有机械结构简单、刚度高、利于实现高速加工等优点。2、研究方向能够设计出入开篇附图那样的三连杆虚轴加工试验台，能够有较为完善的电路控制，从而实现简单的加工。3、研究内容设计三连杆机构，利用铰链连接丝杠副，实现三根丝杠的上下运动，从而调节道具的位置，进行铣削加工。确保试验台机械强度、电路对加工试验台的简单基本控制。（1）并联机床实验装置总体结构设计（2）对实验装置的运动进行仿真计算分析（3）驱动与数控系统方案设计4、系统功能能够在设计的三连杆徐州试验台下装卡铣刀，通过电路控制，调节三根丝杠的进给长度，以达到加工复杂表面零件的目的。（1）完成并联机床实验装置的总体设计方案（2）完成并联机床实验装置驱动与数控系统设计方案5、系统成型后的基本要求（1）工作空间350*350*350（2）主轴刀具最大倾角25（3）主轴额定功率1kw三、实现方法及预期目标1、初步方案设计出以三根丝杠调节刀具加工角度的实验台，丝杠分别带有进给电机，电机输出端加入谐波减速器，以保证大扭矩的输出和保持高精度：刀具由虚轴带动，配以驱动电机。2、重点确定丝杠参数，解决连接铰链强度，控制电路的设计。3难点及环境作为在校的学生，所接触过的机械问题比较浅薄，考虑问题不够全面，研究课题完全靠自己。无论是资料、设备都不够齐全，条件比较艰苦，好在信息飞速发展，网络是个很好的助手，可以在毕设期间给予我很大帮助。在研究过程中，肯定会有很多意想不到或难以解决的问题。我认为最大的难点就是计算各个零部件及联接点的刚度、受力，还有实现自动化控制着两大核心部分。四、对进度的具体安排1、第1-3周实习调研基本结束；2、第4周撰写并提交调研报告和开题报告；3、第5-6周系统的整体方案的确立；4、第7-9周计算零件的尺寸5、第10-11周绘制草图6、第12周校核零件强度7、第13-14周绘制大图7、第15-16周撰写并提交毕业论文；审阅、评审并修改毕业论文8、第17周完成毕业答辩五、参考文献东北大学沈阳10004(刘阳；蔡光起)；沈阳建筑工程学院沈阳110025(罗继曼)周延佑；数控机床发展新趋势与我国相应的对策J；机械工艺师；2001年02期肖鹏；可调机构的分析与综合研究D；西华大学；2007年姜荫棠,施兆昌；数控加工在雷达制造中的应用J；电子机械工程；2002年01期杜敬利,仇原鹰,段宝岩,保宏；LT50m缩比模型舱索系统与Stewart平台动力学耦合分析J；中国机械工程；2005年10期杜敬利,仇原鹰,段宝岩,张杰；刚柔耦合二级运动调整系统动力学模型J；西安电子科技大学学报；2005年04期吴筱春；6-PUS并联机器人数字化样机的研究D；河海大学；2004年梁宏宝,钟诗胜,王知行；虚拟机械加工环境的建造J；高技术通讯；2001年02期冯超；基于虚拟样