六自由度剪式并联机床结构设计

有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985学校代码： 学 号： 本科毕业设计说明书 题 目：六自由度剪式并联机床结构设计学生姓名： 学 院： 系 别：机械系专 业：机械电子工程班 级： 指导教师： 年 六 月摘 要 并联机床(Parallel Machine Tools)，曾被称为6腿机床(Hexapods)，也叫并联结构机床(Parallel Structured Machine Tools)、虚（拟）轴机床(Virtual Axis Machine Tools)，其典型代表为Stewart机床。自由度剪式并联机床是的，异于普通机床的是，它是由连杆组成的具有自由度的、封闭的空间剪式，因此较普通机床而言，它响应快、加工适应性强、工作范围大、技术价值高，具有更好的发展前景。 本文主要针对并联机床结构形式的一种6自由度剪式并联机床的结构进行设计，其主要内容为：第一部分为总体方案的确定，通过了解并联机床的结构及特点，从而确定剪式并联机床设计的总体方案。第二部分为剪式并联机构的结构设计，分别为连杆类型的确定、虎克铰链的外形及机身、机架等的相关设计。第三部分为上述零部件设计，包括、及螺旋钢带防护罩、导轨滑块、联轴器等相关零件的计算与选用。最后一部分主要是利用CAXA软件绘制出机床整体的装配图及各相关零部件的零件图，以将设计思路通过工程图的方式充分表现出来。关键词：剪式并联机床；伺服电动机；滚珠丝杠螺母副Abstract PMT (Parallel Machine Tools), has been called the 6 legs machine (Hexapods), also known as parallel structure machine (Parallel Structured Machine Tools), virtual (proposed) axis machine (Virtual Axis Machine Tools), which is typical of Stewart Machine . 6 DOF parallel machine tool is a scissors structure Stewart platform machine, the machine is different from the ordinary, which is composed of six connecting rod having six degrees of freedom, enclosed spaces scissor structure, it is more common machine tools, for its fast response, processing adaptability, large working range, high technical value, with better prospects for development. This paper mainly for parallel machine tool structure form a scissor -6 DOF parallel machine tool structure design, and its main contents are: The first part is to determine the overall program, by understanding the parallel structure and characteristics of the machine to determine scissors the overall scheme of parallel machine tool designs. The second part scissor parallel mechanism design, respectively, determine the type of link, Hooke hinge shape and body, chassis and other related design. The third part is related to calculating the component design, including calculation of the ball screw nut, bearing and spiral steel protective cover, slide rails, AC servo motors, couplings and other major parts of the selection. The last part is the use of CAXA software to map out the whole machine assembly drawings and relevant parts parts diagram, to design ideas by drawing a manner fully demonstrated. Keywords: Scissor parallel machine tool; servo motor; ball screw nut目录引言1第1章 总体方案的确定21.1 课题的研究背景21.2 并联机器的认识31.3 课题研究的内容31.3.1 剪式并联机构介绍31.3.2 确定剪式并联机床的结构形状41.3.3 剪式并联机床零部件选用及计算51.3.4 绘制装配图，优化结构设计5第2章 剪式并联机床的结构设计62.1 机床中并联机构的概念设计62.1.1概念设计62.1.2运动学设计62.2杆件模块的配置62.2.1 杆件设计72.2.2 运动模块设计72.3铰链的设计（虎克铰）82.4机床框架和床身的设计8第3章 剪式并联机床零部件选用及计算103.1 6-PUU剪式并联机床坐标描述与丝杠长度计算103.1.1 坐标系的建立113.1.2 初始条件的确立123.1.3 丝杠长度的计算123.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型143.2.1 最大工作载荷的计算143.2.2 最大动载荷的计算153.2.3 丝杠规格型号的初选163.2.4 传动效率的计算163.2.5 刚度的校验173.2.6 稳定性的校验193.2.7 滚珠丝杠总长度的确定193.3 滚动轴承及螺旋钢带防护罩的选用203.3.1 基本额定载荷的计算203.3.2 滚动轴承的选择203.3.3 轴承的校验213.3.4 螺旋钢带防护罩的选型223.4 直线滚动导轨副的选型计算233.4.1 导轨的初选243.4.2 工作载荷的计算253.4.3 距离额定寿命的计算253.5 交流伺服电动机的选型与校验263.5.1 计算滚珠丝杠对交流伺服电机产生的总转动惯量263.5.2 计算交流伺服电机在不同场合下的负载转矩273.5.3 初选伺服电动机293.5.4 伺服电动机的校验303.5.5 伺服电动机的尺寸323.6 联轴器的选用323.6.1 计算联轴器的转矩323.6.2 联轴器的初选333.6.3 联轴器的校验34第4章 结论与展望354.1 结论354.2 剪式并联机床的前景展望35参考文献36谢 辞37引 言随着社会的发展进步，现有的技术、设备等已经不能满足人们的需求，同样机床也一样，并联机床以加工精度高、适应度强等特点补上了机床需求上的空缺，将渐渐代替普通串联机床，成为适应高速化NC加工的主要设备。关于并联机床的研究一直是国内外知名学者研究的课题之一，为了更大程度的满足机床市场的需求，其结构设计成为机床工程界研究的主要焦点。本文通过机床的概念化设计，确定机床整体布局的大致方向，然后结合本课题研究的6自由度剪式结构，通过降低空间维度，来描述机床下运动平台的位置。 本次设计的是剪式，其结构包括：固定平台（机床架）、上运动平台（主轴部件）和下运动平台（刀具安装平台），机床固定平台是一个多边形，下表面安装着6个运动驱动模块，其6个模块下端设置着6个上运动平台，6个上运动平台通过虎克铰连接着6根定长刚性连杆，6根定长刚性连杆组成空间剪式封闭结构，其结构下端通过虎克铰连接着下运动平台，加工刀具安装在下运动平台下端，待加工工件装夹在操作平台上，当驱动模块开始工作时，便通过连杆带动下运动平台和刀具完成所需加工。本文以设计的角度，通过计算和选型完成机床上述零部件的合理化布局及设计，并利用CAXA绘制出装配图和零件图。1第1章 总体方案的确定1.1 课题的研究背景 为满足机床市场的高需求，提高机床加工适应性。多年来，国内外许多机床制造企业都在努力研究发展前景较好的并联机床，并希望能从技术上有所突破。并联机床(Parallel Machine Tools)，又称虚(拟)轴机床(Virtual Axis Machine Tool)或并联运动学机器(Parallel Kinematics Machine)，是一种将机并联机器人技术应用在机械加工领域的机床，和有同一功能的普通NC机床相比，有如下优点13：表1-1 并联机床的优点优点原因刚度比大采用机构，时，连杆仅受压、拉力。响应较快运动机构降低了惯性，改善了伺服控制器品质，保证了较高的进给速度。加工适应度强可通过刀具切换进行多坐标铣、切断、车削、以及各种特种加工。技术价值高它有着机械结构简单，控制程序较复杂的特点，所拥有的技术含量较高。 90年代左右，在国外NC展览会，由美国的一家铣床公司首次推出了称为Hexapod（6足虫）与VARIAX（变异型）的并联机床，引发了工程界的热论13。随后，许多研究单位和大学的研究院，相继研制出了各种异形结构的NC并联铣床、水射流并联机床及坐标测量并联机等等。与此同时，由美国工程学术界提议的“专门用户协会Hexapod”成立于1996年，从此国内、外知名学者便开始了对并联NC机床的漫漫探索之旅。仅仅5年间，国内、外大大小小的“NC机床博览会”上都有它的身影，被一致评为“21世纪制造业不可或缺的主要加工设备”。 在，并联机床技术的研究已列入了“95”和“863高技术发展计划”的科技计划中，并在的号召下，召开了并联机床技术相关的研讨会，参与会议的大多数是从事CNC技术研究的中坚力量，会议中研讨了并联机床的发展前景、研发的关键性技术及待研发的相关问题1。 总体来说，并联机床区别于普通结构机床是：其机械结构简单，但位置计算和控制技术较复杂。此种机床摒弃了固有的以刀具为导向的思维方式，采用了36根并联连杆形成36个驱动模块，在空间中组成封闭的曲面，通过此种结构不仅能提高机床的加工刚度，还可以改善加工效率和质量、提高其进给速度，使得机床更容易实现现代化高速化的加工11。此类机床由于结构简单、精度较高、加速度高、适应度强等特点，受到了工程和学术研究界的高度关注15。1.2 并联机器的认识 并联机器是包含一个以上的并联机构的机器，而并联机构是指一种将驱动模块安装在多个连杆上形成空间封闭的多自由度结构2。 十九世纪末，一种6自由度的轮胎测试机是最早出现并联机构的文献。此种测试机于1954年研发成功，一直使用了46年才被替代，同年被送入英国国家科学和工业博物馆。 20世纪的中期，Stewar发表了一篇名为一种6自由度运动平台的文献，首次通过论文的形式向全球工程届展现了并联机器，使得并联机构获得了工程界的高度关注4。当时，由于运算和科技技术等限制，使得研究并联机器的进展较慢。随着时代的进步和科技技术的不断发展，也同时促进了并联机器的发展和运用。通过后续研究表明，基于并联机构的机器人具有很高的速度和加速度，而且动态特性也较好。1.3 课题研究的内容本设计过程的主要工作：1. 查找-PSS剪式并联机床相关的文献，充分了解其工作原理，制定出合理的方案，绘出整体草图。2. 通过概念化的设计，找到合理的整体布局，并对机架和机身进行布局设计。3. 通过所需的计算和零部件的选型，来进一步完善剪式并联机床的结构设计。4. 利用CAXA软件完成整体的装配及零部件图，并完善本机构整机设计。1.3.1 剪式并联机构介绍1.剪式并联机构的定义剪式并联机构（Parallel Mechanism）是一种将驱动组件安装在多个连杆上形成空间封闭的多自由度剪式结构，属于并联机床的一种类型。2.剪式并联机构的特点 下表为剪式并联机构的特点15：表1-2 剪式并联机构的特点具有这些特点结构简单合理、刚性较好承载力强微小运动精度高运动时，载荷不高位置计算反解简单3.6自由度并联机构 并联机构研究较多的一种是：，此种机构迄今为止还存在很多待解决的问题。例如：平台运动空间位置的计算、精度标定等等。一般来说，此类机构应该具有6个运动的铰链，才能实现全部并联15。1.3.2 确定剪式并联机床的结构形状 剪式并联机构的变形组合有许多种，如、等变形组合4。根据此次设计要求，选择本次设计的结构形状为：型。 型剪式并联结构是将个丝杠组件安装在机架上，每个丝杠组件连接根定长刚性连杆，定长刚性连杆下端设置着加工平台。此种结构与同型号的普通机床的区别是：工作范围较大。本次设计结构合理，选用了6个完全相同的定长刚性连杆，为了保证机床加工精度，也可以通过在连杆内部开凿冷却槽来实现。由于本设计采用导轨配合丝杠传动，使得剪式运动可量化，如果加工的工件较长，可通过延长导轨和丝杠进行加工。比较选定铰链如下表1-3所示：表1-3 球铰与虎克铰的性能比较类型成本f数量虎克铰小个球铰高较小个通过上述各项的比较，显然虎克铰性价比高，故本设计通过来连接连杆和各运动平台，综上所述各连杆的构成形式就如下3：上固定平台 滚珠丝杠 上运动平台 虎克铰 连杆 虎克铰 下运动平台，因此由并联机床的命名为6-PUU剪式并联机器人。 以上的剪式并联机床主要零件包括：交流伺服电动机、滚珠丝杠螺母副、JSA导轨、连杆、上运动平台、上平台、下运动平台、丝杠支撑底座、立柱、虎克铰等，为了使以上机构设计更加合理，必须在研究过程充分了解其运动关系。1.3.3 剪式并联机床零部件选用及计算1剪式并联机床坐标描述及计算 （1）坐标系的建立； （2）初始条件的确立； （3）利用空间三角形计算丝杠长度；2.滚珠丝杠螺母副的计算与选型3.滚动轴承及螺旋钢带防护罩的选用4.直线滚动导轨副的选型计算5.交流伺服电动机的选型6.联轴器选用 1.3.4 绘制装配图，优化结构设计 为了能直接体现出机床外形结构，本设计运用CAXA绘图软件画出装配图和零件图，方便后续的优化和完善19。第2章 剪式并联机床的结构设计 此部分主要包括剪式并联机构整体的构成，还有最主要的运动组件的设计，以及机架的整体设计8。2.1 机床中并联机构的概念设计2.1.1概念设计 概念设计的目的是根据机床所需的自由程度，概念化的设计出整体布局，包含机架及安装在机架上的各种并联机构模块的合理布局8。2.1.2运动学设计 此处设计包括工作空间的分析和描述机床运动状态，通过分析工作空间的可行性，来进一步的描述机床的运动状态20。由于本次设计的是关于6自由度的并联机床，其工作空间是由6跟定长刚性连杆并联而组成的空间封闭曲面，为了能更好的描述空间运动状态，本设计采用降低空间维度来描述。2.2杆件模块的配置杆件模块是剪式机构驱动模块。杆件模块的配置主要考虑的问题是8：（1）杆件的基点是固定的还是移动的（2）杆件的长度是可变的还是固定的（3）杆件与动平台的连接形式 我选择的是一个固定长度的杆，其特征是固定杆两端分别连接着虎克铰，两端的虎克铰分别于安装在上运动平台和下运动平台表面，上运动平台设置在丝杠模块上端。具体的控制过程为：8，通过导轨导向带动上运动平台水平运动，使得连杆带动下运动平台进行加工，由于伺服电机可实现半闭环控制，则上运动平台的位置将通过编码器或是行程开关反馈到控制系统，实现反复运动。2.2.1 杆件设计(1) 杆件的分类 此杆通过剪式并联机构实现运动输出，从运动学角度，这是一个有一定长度的刚性杆，所以杆的每个位置和姿态都将影响下运动平台的位置和姿态。(2) 剪式并联杆 剪式并联杆是一个刚性的定长杆，两端设置着虎克铰，具体外形如下：图2-1剪式并联杆 由图2-1可见，刚性定长杆空间斜放置，两端通过连杆端盖与虎克铰链相连接。2.2.2 运动模块设计 运动模块是本设计的驱动装置，其相关组件如图2-2所示：图2-2 运动模块图上图表示运动模块的组成部件，以及各部件的相对安装位置。2.3铰链的设计（虎克铰） 通过第1章中的对比本设计选用虎克铰，既可以满足要求，又具有经济实用性。虎克铰是连接连杆和上、下运动平台的定制非标件，其功能是能围绕某一特定的点旋转以完成本设计所需的运动，其结构如图2-3所示：图 2-3虎克铰结构图 如上图根据本虎克铰机构的特点，选用标准件十字轴承，可满足虎克铰的运动要求。2.4机床框架和床身的设计 机床的框架设计除了要保证机床要求的工作空间和并联运动机构及其驱动装置的安装要求外，在设计过程中还应考虑以下问题7：（1）框架零件的组成。（2）回转工作台的连接。（3）刀具交换系统和刀具交换位置。（4）排屑传送带的位置。（5）电源和其他管路的连接方法。（6）在满足要求的前提下，最大程度的节省材料。考虑周全了上述问题之后，本毕设的机床框架如图2-4示：图 2-4 机床框架图第3章 剪式并联机床零部件选用及计算 此部分主要包括剪式并联机床坐标描述和丝杠长度的确定及滚珠丝杠螺母副、JSA直线导轨副、交流伺服电动机、联轴器等相关部件的选型与计算。剪式并联机床三维构架草图如下：图3-1 6-PUU剪式并联机床三维构架图3.1 6-PUU剪式并联机床坐标描述与丝杠长度计算本设计的机构平面结构如下图所示5：图3-2 并联机床机构简图 并联机床它由6个空间运动铰链成120均分3对。连杆两端通过虎克铰连接上、下平台，以6个丝杠驱动块带动连杆运动。3.1.1 坐标系的建立通过构建空间坐标系来描述剪式机床位置和姿态。如下图所示：和分别是两坐标系的原点，属于上、下平台的中心点，XYZ和的正方向如下图3-3所示。其中，和点分别表示是上、下。 123456 图3-3 坐标系示意图 上图中假设：的垂直距离等于，上图中之间的角度关系是：；且上虎克铰几何中心关于上圆成对称均匀分布。上图中之间的角度关系是：；且下虎克铰几何中心关于下圆成对称均匀分布5。 假设：由组成的上圆直径为，由组成的下圆直径为，其中。3.1.2 初始条件的确立 根据3.1.1中的假设条件，通过三维软件模拟或是空间几何关系，很容易可求出铰链点、的坐标，其中。 经过计算坐标为： 上运动平台铰链点： 下运动平台铰链点： 根据上述条件计算连杆长度：BP= 其中i=1.2.3.4.5.6 (31)代入坐标计算杆长BP：BP=3.1.3 丝杠长度的计算 根据本设计要求剪式并联机床X向行程100mm、Y向行程100mm、Z向行程100mm，得到如下并联机床行程范围示意图：图3-4 并联机床行程范围示意图 其中(i=1.2.3.9）分别为并联机床下运动平台行程范围内的极限点14，假设上述3.1.2的坐标点为图中极限点。当下运动平台从一个极限点运动到另一端的极限点，根据空间中连杆和平台的关系，就可以推算出所需丝杠的最大长度。由上述极限范围利用空间三角形推算最大长度如下图：图3-5 空间三角形推算丝杠的最大长度 图中=509.25mm为杆长，=324mm为3.1.2坐标位置假设条件。图中假设下运动平台从极限点到另一端的极限点，由图3-4得知有两条路径，分别是：和；图3-5是根据路径进行分析的，先分析的过程点水平移动了，下平台由移动到点，然后分析的过程从向上移动的最大Z向行程是100mm，则下平台由移动到点，根据分析此过程可知所需丝杠的最大长度为：181.54 mm 综上分析过程可知，无论从运动到(i=1.2.3.9），所需丝杠的长度都不会超过181.54mm，所以滑块的最大位移量为181.54mm，圆整为200mm；综上所述，的螺纹长度应大于。3.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 本小节将由剪式机床所需要的力，推算出滚珠丝杠螺母副所需的最大动载荷，然后根据动载荷对其进行初选和校核6。3.2.1 最大工作载荷的计算 最大工作载荷是一种进给牵引力，是滚珠丝杠螺母副所能承载的最大轴向力，其包含6。图3-6 力分析几何图从以上的几何图可以看出：=50.5 (32) 通过参考文献资料中对并联机床的相关分析5，得知=670N，=3.25m/min；假设移动部件=9.810N。（1）竖直方向最大工作载荷为： （33)（2）螺母副上的最大工作载荷6： (34) 式中： 折算到丝杠上的最大工作载荷 竖直方向的最大工作载荷 滚动导轨的摩擦系数，根据上述取，可计算3.2.2 最大动载荷的计算 滚珠丝杠螺母副的最大动载是指在有轴向负载的前提下，回转之后，仍不会出现任何磨损现象6。其公式如下： (35) (36) (37) 式中： 滚珠丝杠副寿命，以为单位 硬度系数， 载荷系数，取中等冲击值 丝杠转速 为最大切削力条件下的进给速度 丝杠导程 为使用寿命，对于数控机床取初选导程，由3.2.1的速度为代入可计算得： = = 3.2.3 丝杠规格型号的初选由上述3.2.2的计算，选G系列型号为3205-4的滚珠丝杠副6，其外形图如下：图3-7 G系列3205-4滚珠丝杠副图表3-1 G系列3205-4的滚珠丝杠副相关尺寸规格型号直径导程底径外径安 装尺 寸油杯额定载荷/Nd0Phd2d1D1DD4BhMCaCoa3205-432528.231.2508267137712M61367538788根据上表额定动载荷=13675N，满足要求。3.2.4 传动效率的计算传动效率公式如下： (38) 式中:传动效率 丝杠螺旋升角 摩擦角，其摩擦角约等于 其中 : (39) 丝杠导程，公称直径，近似取为 所以 代入公式计算得：由滚珠丝杠副的效率一般为，故满足要求。 3.2.5 刚度的校验 本设计滚珠丝杠螺母副的选用“”形式进行安装，具体形态如下：3-8 滚珠丝杠的 滚珠丝杠螺母副的形变计算和刚度验算如下所示6：（1） 丝杠的拉伸或压缩变形量9 具体公式如下： (310) 式中: 丝杠的变形量 丝杠的最大工作载荷 材料弹性模数，对钢 滚珠丝杠截面面积 丝杠两端支承间的距离“+”号用于拉伸，“-”号用于压缩。其中；（为丝杠的底径，由上表3-1中）。表3-2 导程与余程72.534568101216101216202432404550 由上述3-2表中，导程为5mm则余程，上述选用丝杠G系列的螺母长度，代入计算丝杠螺纹为： (311) 圆整，取支承跨距为,代入公式计算得：（2）丝杠的接触形变9具体计算公式为： (312)式中: 滚珠直径， 丝杠的预紧力，有 滚珠数量， 单圈滚珠数，（为公称直径）即， 圆整为126个滚珠。代入公式得：（3）刚度的校验丝杠总的形变量： (313)显然，则校验合格。3.2.6 稳定性的校验为了使滚珠丝杠螺母副不出现失稳现象，本小节对其稳定性进行校验。校验公式如下6： (314)式中： 临界载荷，单位为N； 丝杠支撑系数，相关系数如下表：表3-3 导丝杠支撑系数支撑形式“双推-自由”“双推-简支”“双推-双推”“单推-单推”0.25241 取； 材料弹性模数，对钢E=21MPa K稳定的安全系数，取值范围，此处； a丝杠支承距离（mm），a=320mm； I丝杠惯性力矩 公式： (315) 代入公式计算得：显然，=1211N，故滚珠丝杠稳定性校验合适。3.2.7 滚珠丝杠总长度的确定图3-9 滚珠丝杠杆图根据上图表示丝杠杆总长度：L=523mm。3.3 滚动轴承及螺旋钢带防护罩的选用 本小节主要通过计算载荷选出滚动轴承，然后根据轴承参数选取螺旋钢带防护罩。3.3.1 基本额定载荷的计算具体计算公式如下6： (316) 式中： 速度系数，取=0.370； 寿命系数，取=3.11； 当量动载荷，取；代入数据得：3.3.2 滚动轴承的选择由3.2.7得知丝杠杆轴承端=，基本额定载荷=10178.95N，根据以上条件选角接触球轴承。 其相关参数如下：表3-4 丝杠杆轴承参数外形尺寸极限转速重量型号dDB脂油型25471211.27.0812000170000.074图3-10 轴承外形尺寸由虎克铰轴径d=6mm，故选02系列，代号的。表3-5 虎克铰轴承参数外形尺寸重量型号dDB脂油61962.801.05360000.00083.3.3 轴承的校验（1）寿命校验公式如下： (317)式中：额定动载荷，=11200N 工作转速， 当量动载荷，=1211N将上述数据代入：15000，故寿命校验合适。（2）额定静载荷校验 (318) 式中：基本额定静载荷 当量静载荷，取 安全系数，取=2代入计算得：显然2422N，故静载荷校验合适。3.3.4 螺旋钢带防护罩的选型计算防护罩小端内径： (319)式中：保护套小端内径 被保护零件的最大直径，=28mm则代入计算得： 取丝杆的跨径a=320，查手册选择LGB规格代号为：40-550-50的螺旋钢带防护罩，其端盖外形如下图：图3-11 螺旋钢带防护罩小端法兰外形尺寸图3-12 螺旋钢带防护罩大端法兰外形尺寸螺旋钢带防护罩的尺寸为：表3-6 螺旋钢带防护罩尺寸规格代号最大延伸长度最小压缩长度保护套小端径保护套大端径LGB规格40-550-50550504067 计算大端法兰内径的公式为：(68)mm (320)由表3-6代入计算得：=75mm 计算小端法兰外径的公式为：(12)mm (321)由表3-6代入计算得：=39mm3.4 直线滚动导轨副的选型计算直线导轨副具有摩擦因数小、不易磨损、便于安装和预紧、结构紧凑的优点6。3.4.1 导轨的初选结合本次设计的特点，选用型号为JSA-LG15的导轨，其长度系列如下6：表3-7 JSA型导轨长度系列导轨副型号导轨长度系列/mmJSA-LG15280340400460520640700760根据丝杆跨径，取导轨的长度系列为400mm。初选JSA-KL型导轨其外形图如下：图3-13 JSA-KL型直线导轨副外形JSA-KL型导轨基本尺寸参数如下表：表3-8 JSA-KL型直线导轨副尺数参数型号装配后导轨滑块尺寸HWBIFKTJSA-LG152415.51615206015004719.4711型号滑块尺寸静力矩JSA-LG157.97.69.512.3386540.530M55561556188983.4.2 工作载荷的计算 由于设计尺寸要求，采用双导轨、二滑块的支承形式。在此，直线导轨副主要起到是导向作用。所需承受的工作载荷较小，此处假设工作载荷为0.1KN。3.4.3 距离额定寿命的计算假设导轨的期望距离80，当选择球时6， 计算公式如下： (322)式中： L距离额定寿命，单位为km； 额定动载荷，单位为kN；=7.64kN； F滑块上的工作载荷，单位为kN，F=0.1kN； 硬度系数，如表3-9所示，取=0.8； 温度系数，如表3-10所示；取=0.9； 接触系数，如表3-11所示；取=0.81； 精度系数，如表3-12所示；取=0.9； 载荷系数，如表3-13所示；取=2；表 3-9 硬度系数滚道硬度（HRC）505558-640.530.81.0表 3-10 温度系数工作温度/1.26，这表明该电动机的转矩满足要求。3.5.5 伺服电动机的尺寸图3-14 伺服电动机外形图其安装尺寸如下表：表3-15 电动机的安装尺寸电机型号LLABMDSM80-024-30LFB19701503053125M61003.6 联轴器的选用 联轴器是用来连接伺服电机和丝杠杆的零件，一般分为刚性和挠性两大类。为满足本设计要求选用挠性联轴器6。3.6.1 计算联轴器的转矩公称转矩的计算如下6： （341）式中：传递的功率，单位为kw 轴的转速，单位为r/min 根据3.5所选的伺服电机=0.75kw；n=650r/min代入公式：应用时，还应考虑实际的工况，所以计算公式如下： （342）式中：实际应用转矩（） 公称的转矩（） 工况系数，取=1.5代入计算得：3.6.2 联轴器的初选 根据上述计算及表3-15中伺服电机19和本文丝杆末端尺寸，初步选取SLK2系列的定位螺栓固定平行式联轴器，型号为：SLK2-C200-1819。其联轴器外形如下图：图3-15 联轴器外形尺寸图以下是该联轴器的主要参数表：表3-16 联轴器的主要参数表型号d1d2DLL1M扭紧力矩（）SLK2-C200-1819191850.8516.7M67.53.6.3 联轴器的校验根据初选的联轴器的参数表，对其进行校验：表3-17 初选联轴器的参数表代号轴向偏差重量SLK2-C200-1819（）（）（r/min）（）（mm）（g）14.028.045003.00.15392 根据3.5可知：剪式并联机床的工作,工作转矩；由上表3-17可知，初选联轴器的最大转速，额定转矩。显然：且；故型号为：SLK2-C200-1819的联轴器，校验合适。第4章 结论与展望4.1 结论 本设计是以目前市场上现有机床为参考，进行的六自由度剪式并联机床的结构设计及其关键零部件设计，并用CAXC软件画出装配图和零件图。根据前3章的综合分析，本设计得出如下结论： 1.剪式并联机床的剪式并联机构可以弥补普通串联机床的许多不足16。 2.剪式并联机构属于新一代的机床，有宽广的发展空间。3.剪式并联机床虽然机械结构简单，但空间位置和姿态的描述及控制技术都较复杂，仍然需要广大学者大力研究12。 4.虽然剪式并联机构目前仍存在着许多技术上的难题，但随着社会的发展进步，其未来的发展前景很乐观，具有深入研究和开发的意义。4.2 剪式并联机床的前景展望 本毕业设计只是在并联机床的一个小的方向6自由度剪式并机构，进行了简单的研究分析，由于剪式并联机构特性的复杂，仍有若干主题值得在未来继续深入研讨16。 与此同时，随着社会的进步，其他的科学技术迅猛发展也为开发剪式并联机构，提供了新的机遇与挑战12。例如，以下问题就值得未来深入研讨。1.智能化机器人的应用2.多功能剪式并联机械手3.柔性剪式并联机构构型4.微型剪式并联机构的构型 另外在未来的医疗发展中，医疗机器人也将必不可少，所以在医疗、微型操作手、纳米操作手等方面也可以通过剪式并联机构进行开发研究。参考文献1王知行,李建生,王洋等.3-HSS并联机床.制造技术与机床,1999,(9)2黄真,孔令富,方跃法.并联机器人机构学理论及控制 .北京:机械工业出版社,19973张旭华.6-THRT并联机器人运动学性能研究.南京理工大学硕士论文J.20044Nguyen C C,Antrazi S S,etal.Experimental study of motion control and trajectory planning for a Stewart platform robot manipulator.In：proceedings of the IEEE International Conference on Roboties and Automation,1991,25张曙，U.Heisel.并联运动机床.北京:机械工业出版社，20036尹志强.机电一体化系统设计课程设计指导书.合肥.机械工业出版社，20077林述温.机电装备设计. 北京:机械工业出版社，20028孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理.北京,高等教育出版社,20069刘鸿文.材料力学.北京,高等教育出版社,200410濮良贵,纪名刚.机械设计.北京,高等教育出版社,200811 M. Mitsuishi, S. Warisawa