并联机床设计说明书

1、SHANDONG毕业设计说明书并联加工中心结构设计学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 姜守宽 学 号：指导教师： 郑光明 2017年 6月摘要摘要并联加工中心是近几十年研制出的新型的、6自由度的空间并联机构，它主要是由上平台、下平台以及6个并联的伸缩杆件组成，在并联加工中心的设计中，将上平台作为固定平台，以伸缩杆的位移作为输出变量，就可以直接控制下平台（动平台）的空间位移和运动姿态。本次毕业设计的主要内容是对并联加工中心结构进行设计，其设计内容主要包括6个自由伸缩杆、1个运动平台、1个动平台和一个主轴等，自由伸缩杆由伺服电动机驱动工作

2、，主轴应用电主轴。与传统机床相比而言，该机床可以实现结构简单，全方位加工，加工速度速度快，可重组等一系列优点。基于此它可以加工一些复杂表面，难加工表面，因此具有十分广阔的发展前景，并在许多科学研究和工业领域得到了广泛应用。关键词：并联运动机床、结构设计、运动学分析、控制系统AbstractAbstract The parallel machining center is a new, 6-DOF space parallel mechanism developed in recent decades. It is mainly composed of upper platform, lower

3、 platform and 6 parallel telescopic rods. In the design of parallel machining center, On the platform as a fixed platform, the displacement of the telescopic rod as an output variable, you can directly control the lower platform (moving platform) of the spatial displacement and motion attitude. The

4、main content of this graduation design is to design the structure of the parallel machining center. The design content includes six free telescopic rods, a moving platform, a moving platform and a spindle, etc. The free telescopic rod is driven by the servo motor, Spindle application spindle. The Co

5、mpared with the traditional machine, the machine can achieve a simple structure, all-round processing, processing speed, reorganization and a series of advantages. Based on which it can process some complex surfaces, difficult to process the surface, it has a very broad prospects for development, an

6、d in many scientific research and industrial fields have been widely used.Key words: parallel motion machine tool, structural design, kinematics analysis, control system 目录目 录摘要Abstract目录第一章 绪 论11.1 并联机床简介及应用领域11.2 国内外研究及发展趋势11.3 设计的目的和意义31.4 并联机床的设计步骤4第二章 并联机床总体结构方案设计62.1 杆件的配置62.1.1 杆件设计62.1.2 伸缩套

7、筒72.2 铰链的设计7第三章 并联加工中心部件设计与计算83.1 并联机床位置分析与计算83.1.1 并联机器人机械结构简介83.1.2 坐标系的建立83.1.3 初始条件的确立93.1.4 空间变换矩阵的求解93.1.5 新坐标的计算103.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型133.2.1 最大工作载荷的计算133.2.2 最大动载荷的计算143.2.3 规格型号的初选143.2.4 传动效率的计算153.2.5 刚度的验算153.2.6 稳定性的校验173.3 滚动轴承的选用183.3.1 基本额定载荷183.3.2 滚动轴承的选择183.3.3 轴承的校核193.4 步进电动机的计算与选型

8、203.4.1 步进电机转轴上总转动惯量的计算193.4.2 步进电机转轴上等效负载转矩的计算213.4.3 步进电动机尺寸243.5 联轴器的选用253.6 机床框架和床身的设计26总结28致谢29参考文献30第一章 目录第一章 绪论1.1 并联机床简介及应用领域 并联机床广义上又叫做虚拟轴机床，它是以空间并联机构为基本骨架，利用数控编程来建立控制系统，在控制系统的帮助下，用电子设备和电气元件控制机械传动。传统机床的优点是工作范围大，可靠性高，但是它的精度低，刚性差，由于传统机床的床身、导轨等制造得比较宽大厚实，从而降低了它的活动范围和灵活性能。传统机床的加工方式是让刀具沿着固定的导轨做往复

9、的进给运动，这种加工方式导致加工的自由度偏低，加工缺少灵活性，设备缺少机动性。传统机床的这些缺陷已经越来越不能满足加工要求，也会逐渐被并联加工中心所替代。在现代加工技术日益成熟的今天，高速切削已经得到快速发展，传统机床的刚性结构和只能沿导轨进给的加工方式已经越来越不满足加工生产的需要，而并联机床的诞生解决了这个难题，与传统机床相比，并联机床具有较高的灵活度，更大的加工自由度。下面我总结了并联机床的特点和优点： （1）结构简单、价格低。 （2）结构刚度高。 （3）加工速度高，惯性低。 （4）加工精度高。 （5）多功能灵活性强。 （6）使用寿命长。在现在阶段的机床发展水平中，并联机床最适合用于高速

10、切削加工，其中在模具制造、气缸零件制造、飞机零件制造中得到了广泛应用。而且并联运动机构已经应用到无数领域，例如：运载机械的运动模拟器、工业机器人的研制与开发、医用机器人的智能化、可视化触觉装置的应用、绳索机器人吊车等等。1.2 国内外研究及发展趋势早期人们对并联加工中心还没有概念，起先并联机床最早是在20世纪80年代发展起来的，并在90年代得到大规模的传播和推广。第一台并联机床首次亮相是在美国芝加哥国际机床展览会上，机床型号是Variax型并联运动机床，并且得到各个国家的重视，各个国家的机床厂商也相继开始研制并联机床。Variax型并联运动机床的结构图如图1-1- 45 -第一章 绪论所示。

11、图1-1 Variax型加工中心 紧随其后，德国Mikromat机床公司在美国研制的Variax型并联运动机床基础上推出了6X Hexa立式加工中心，其外观如图1-2所示。 图1-2 6X Hexa型并联运动机床 我国在并联运动机床的研究上也有所突破，起先研究是在许多高等大学的实验室，最初研制并联机床的是哈尔滨工业大学，在之后清华大学、东北大学、天津大学等高校也相继研制与开发，并且取得了较为显著的成果。哈尔滨工业大学是最早在并联加工中心设计中取得突破进展的。研制期间，哈尔滨工业大学对并联机床的基本结构形式，基本理论成果已经有了深度的了解和认识，更将理论成果进一步发展，在1998年对研制出的原型

12、样机进行了性能实验。由于在并联机床上的杰出贡献，哈尔滨许多厂商与哈尔滨工业大学都有合作项目，其中最主要的是与哈尔滨量具刃具厂推出商品化的并联运动机床，并且得到生产应用。其设计的机床如图1-3所示。 图1-3 并联运动机床 法国Renault Automation公司经过多年的精心研究和探索，也在1999年完成了Urane SX卧式加工中心的研制，其外观如图1-4所示。 图1-4 Urane SX并联运动机床 在近几年并联机床得到了快速的发展，其中在某些方面有优势，但也存在着不足之处，例如并联机床能够满足复杂型面，特殊零件的加工，能将一个不规则零件进行全方位加工生产；但是它存在着加工空间过于狭小

13、，运动平台如果偏转角度太大容易发生干涉，更主要的是加工精度不能满足要求等。因此，现阶段最主要的是提高加工工作空间，提高加工精度，这样并联机床才能进入大众视野。1.3 设计的目的和意义 由于先进生产技术不断的进步和完善，并联加工中心也需要在先进制造技术的带动下进一步优化，因此对于工件材料和加工方法有了如下要求：第一章 绪论 （1）工件材料需要轻质化，高强度化； （2）零件的形状越来越复杂； （3）最好在一台设备上完成全部加工工序； （4）加工小批量、多品种的零件时能够实现柔性加工。并联运动机床对加工工艺的适应性如图1-5所示。 图1-5 并联运动机床对加工工艺的适应性 所有的设计任务都是为了满足

14、实际生产的需要，所以研究和设计并联机床的就必须具有很强的目的性。其中设计目标如图1-6所示。 图1-6 并联运动机床的新要求 因此，并联运动机床的设计首先就要认真分析市场需求，然后根据需求设计出相应的产品。在科学技术快速发展的今天，并联机床能够完成许多传统机床无法完成的加工任务，因此对于并联机床的研究具有十分重要的意义。1.4 并联机床的设计步骤第一章 绪论一台性能良好的并联运动机床需要经过我们的反复优化和完善。其设计过程可以分为以下几个阶段：原始参数确定、运动学分析、结构设计、控制系统的设计。（1） 原始参数确定。加工范围：、主轴最大移动速度：、主轴移动最大加速度：主轴倾角：、主轴转速：、主

15、轴功率：。（2）运动学分析。首先我们要考虑是采取并联结构还是串并联结构，其次要采用多少杆件，是6杆机构还是3杆机构，还要确定是否采用可变杆长，最后校验杆件的干涉问题。（3）结构设计。电主轴部件的设计、步进电动机的选用，自由伸缩杆件的设计、万向铰链以及支承部件的设计。（4）控制系统的设计。此部分需要理想设计和实际生产进行反复检测，由于本科阶段能力有限，无法完成此部分的设计任务。第二章 并联机床总体结构方案设计第二章 并联机床总体结构方案设计此部分主要包括并联机构整体结构方案的构成，杆件的配置情况描述，虎克铰链的设计。2.1杆件的配置 在并联加工中心结构中，杆件是它的核心部件，杆件的配置并联加工结

16、构的性能起到决定性的作用。杆件的配置主要考虑的问题是：（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。在杆件的长度问题上，我选择可变肝长，它的主要特点是可以通过自由伸缩改变杆件的长度，杆件是连接固定平台和运动平台的核心部件，它通过铰链将一端固定在固定平台上，另一端通过铰链连接在运动平台上。在可伸缩杆件上安装有位置控制传感器，可以随时将位置信息传递给步进电动机，然后步进电动机根据传递的位置信息，通过反馈，来驱动滚珠丝杠传动，实现杆件的自由伸缩。2.1.1 杆件设计（1） 杆件的分类杆件可以分为两大类：固定杆长、可变杆长。在可伸缩杆件结构中包括

17、很多部件，其中有机械传动部件、电气控制元件等。在几何形状上，它是一个刚形体，具有一定的刚度要求。在并联机床中，由步进电动机驱动滚珠丝杠伸缩杆，进而控制运动平台的结构形式得到大范围的使用。（2） 伸缩杆 图2-1伸缩杆结构图第二章 并联机床总体结构方案设计2.1.2 伸缩套筒伸缩套筒的内部是空心的，用来安装可伸缩杆件，它的内径比较大，伸缩套筒和可伸缩杆件通过滚珠丝杆构成相对运动。它的结构简图如图2-2所示： 图2-2 伸缩筒尺寸图2.2铰链的设计（虎克铰）（1）铰链是连接杆件和动平台的核心部件，它可以实现杆件绕某一运动中心转动，也可以将杆件的力传递给动平台。（2）空间铰链是杆件传递给运动平台运动

18、的核心部件，它是并联机构重要的活动关节，并联运动机床的工作精度很大程度上取决于空间铰链的运动传递精度，在它的制造精度要求比较高。本次毕业设计选择虎克铰，可以很好的满足设计要求。其结构如图2-3所示： 图2-3 虎克绞结构图图纸 需微要信：jiangsina0329第三章 并联加工中心机床部件设计与计算第三章 并联加工中心部件设计与计算本章介绍了并联机床位置的有关分析与计算，滚珠丝杠螺母副的计算与校核，滚动轴承的计算与校核，步进电动机的选用，联轴器的选型等。3.1 并联机床位置分析与计算3.1.1 并联机器人机械结构简介并联机器人的结构简图如图3-1所示，其中1：固定支；2：运动螺母座；3：连杆

19、；4：活动平台。 图3-1 并联机器人机构简图并联机器人和并联机床的工作原理基本相同，都是在步进电动机的驱动下，利用滚珠丝杠改变可伸缩杆件的长度变化，再通过虎克铰链带动运动平台运动，进而改变运动平台的空间位置和位置姿态。3.1.2 坐标系的建立为了确定加工中心各个点的坐标位置，首先我们建立一个动、静坐标系。建立的坐标系如图3-2所示，静坐标系原点位于上平台中心，动坐标系原点位于下平台中心。其中是上平台（固定平台）各个位置的坐标点，是下平台（运动平台）各个位置的坐标点。 第三章 并联加工中心部件设计与计算 图3-2 坐标系示意图上面我们已经建立好坐标系，然后需要对各个参数进行初始设定。将上平台和

20、下平台之间的距离设定为324mm，上平台和下平台各个点的位置关系需要几何角度来确定，其中上平台各个点的位置角度; ; ；下平台各个点的位置角度 ; ; ；上平台几何中心所在圆半径为500mm，下平台几何中心所在圆内径为120mm，外径为200mm。3.1.3 初始条件的确立 当我们将机构的基本尺寸确定好之后，上平台和下平台的每个节点位置关系已经确定，这时可以利用几何关系计算各个点的坐标，然后再将计算出的量作为已知条件。经计算可知： 上平台各个点坐标为： 下平台各个交点坐标为： 3.1.4 空间变换矩阵的求解我们可以利用空间变换矩阵来解决运动平台的极限位置关系。假定动坐标系沿定坐标系的X、Y、Z

21、坐标轴分别平移XPYPZP后，再在新的坐标系下绕X轴旋转，绕Y轴旋转，绕Z轴旋转 ，则坐标变换矩阵：第三章 并联加工中心部件设计与计算 （1） 其中： ；其他依此类推。由于动坐标系需要绕着静坐标系移动，动平台的各个铰链点一直改变位置。当铰链点到达新的位置后，需要协调新的定位，就会有。根据并联机床运动平台的活动范围，当运动平台处于某一极限位置时有XP = YP = ZP = 100mm且；于是计算可得： = 当运动平台处于另外一极限位置时有且；此时： 3.1.5 新坐标的计算 当 计算螺母座的移动量。第三章 并联加工中心部件设计与计算 计算新坐标；根据上述计算方法可知： 和分别表示齐次坐标，通过

22、齐次坐标计算， 可得坐标为： 求到的距离，到的距离： 如图3-3所示，构建出一个直角三角形，由于平行于静坐标系的Z轴，所以与仅Z轴坐标不同，即=，=，= 。图3-3 计算几何图于是， （2） 第三章 并联加工中心部件设计与计算到距离为上平台到下平台的距离，此距离保持不变。所以： SB1 = SBi = SBi = SBi = SBi = SBi =509由于 （3） 代入相关数据可求得： ； ；求各轴上滑块的移动量： （4） 代入相关数据可求得： 上面的计算结果中,“-”值表示沿Z轴负方向移动；“+”则表示沿Z轴正方向移动。当 计算滑块的移动量计算新坐标： 与上面计算坐标的方法相同，利用，同理

23、可以计算得： 求Pi到Ci的距离SBi，Pi到Bi的距离Bi：第三章 并联加工中心部件设计与计算 同上， 代入相关数据可求得： 代入相关数据可求得： ； ；求各轴上滑块的移动量：代入相关数据可求得： 上面的计算结果中,“-”值表示沿Z轴负方向移动。 综上计算结果可知，滑块的最大位移量为,圆整为195mm；据此可知滚珠丝杠螺纹的有效行程不得低于。3.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 该部分包括滚珠丝杠螺母副最大工作载荷的计算，最大动载荷的计算，规格型号的选择和刚度的检验。3.2.1 最大工作载荷的计算 滚珠丝杠副的最大工作载荷是指在驱动时受到的最大轴向力。 从下边的几何图可以看出：图3-4 几何图

24、 （5） 竖直方向最大工作载荷为： （6） 滚珠丝杠承受的最大工作载荷： （7） 3.2.2 最大动载荷的计算 滚珠丝杠的直径选取需要根据它所承受的轴向载荷进行确认，在加工过程中，丝杠承受一定的轴向载荷，会连续的回转，当到达一定的数量之后，如果在丝杠的滚道上不发生点蚀现象，这时的轴向载荷就是最大动载荷。 在下面公式中，各个符号代表的意义，滚珠丝杠副寿命（以10r为单位），硬度系数（=1）， 载荷系数()，取中等冲击值=1.2 ，丝杠转速n ，最大切削力条件下的进给速度 ，丝杠导程l，使用寿命T，对于数控机床取T=15000h。 （8） （9） （10） 在设计中，选择导程为，根据已知条件，带入

25、下面公式可计算得出： = = （11）（13） （12） =3470.4 3.2.3 规格型号的初选 滚珠丝杠螺母副的选型需要根据它所承受的最大动载荷来确定，已经计算得出其最大动载荷为3470.4N，我选择型号为G系列2005-3型滚珠丝杠，外形尺寸如图3-5所示，参数在表3-1中可以查出。 图3-5 滚珠丝杠螺母副尺寸图表3-1 滚珠丝杠螺母副参数表规 格代 号直径导程底径外径安装尺寸油杯额定载荷/N刚度d0Phd2d1D1DD4BhMCaCoaG2005-320516.219.33660481165.810M6930921569234 由表中可以查出我选择的滚珠丝杠螺母副的额定动载荷为93

26、09N，远大于所要承载的最大动载荷，所以满足本次设计的要求。3.2.4 传动效率的计算由公式（14）可以计算出传动效率： （14）式中: 丝杠螺旋升角 摩擦角，其摩擦角约等于其中 所以 3.2.5 刚度的验算在设计中我们还要满足滚珠丝杠的刚度要求，根据滚珠丝杠在结构中的支撑方式，滚珠丝杠副采用图3-6所示来安装。 图3-6 滚珠丝杠副支承形式 （1）丝杠的校核： （15） 式中: 丝杠的变形量（mm） 丝杠的最大工作载荷（N） 材料弹性模数，对钢E=21MPaS截面积（）丝杠两端支承间的距离（mm）“+”号用于拉伸，“-”号用于压缩。其中；（丝杠的底径取d=20mm）。在丝杠的长度计算中，我取

27、丝杠余程为20mm，选择的滚珠丝杠螺母副的装配长度，就可以计算出螺纹螺杆的长度： 取支承跨距为=320mm， 代入公式计算得：=0.0058mm （2） 接触变形量 当滚珠丝杆与螺纹滚道之间相对移动时，就会产生相互作用力，形成挤压变形，需要用接触变形量来考量。由接触形变公式可知： （16） 式中: 滚珠直径，=3.175mm预紧力，取轴向预紧力为 滚珠总数量 Z单圈滚珠数，（为公称直径） 即， 圆整为120 代入公式得：（17） 刚度的验算丝杠的总变形量 （18） 显然，丝杠的总变形量为，远远小于重复定位精度，所以满足本次设计要求。3.2.6 稳定性的校验滚珠丝杠主要承受轴向力，如果在使用过程

28、中轴向力太大，就会发生失效现象。可根据一下公式校核： （19）式中： 临界载荷，单位为N； 丝杠支撑系数，取；材料弹性模数，对钢E=21MPa 压杆稳定安全系数，一般取2.54，垂直安装取K=3； a 丝杠两端支承间的距离（mm），a=320mm；I 惯性矩单位，按底面直径计算；其中： 代入公式计算得： （20）由上面计算得出，滚珠丝杆的压杆稳定性完全符合设计要求。3.3 滚动轴承的选用3.3.1 基本额定载荷由 （21） 式中： 速度系数，取=0.370； 寿命系数，取=3.11； 当量动载荷，取； （22）3.3.2 滚动轴承的选择 在选择滚动轴承时，我们要根据滚珠丝杠的参数来选择，已知公

29、称尺寸20mm，基本额定载荷,所以可以选择角接触球轴承。表3-2 轴承参数基本尺寸mm基本额定载荷/KN极限转速/（r/min）质量/kg轴承代号dDB脂油m70000C（AC.B）型1532911.27.0812000170000.0747002AC d3.3.3 轴承的校核（1）寿命校核（23） 式中： 额定动载荷，=11200N 工作转速， 当量动载荷，=1205N（24） 远大于15000h，所以满足要求。（2）额定静载荷校核 （25） 式中： 基本额定静载荷（N） 当量静载荷，查表得 安全系数，查表得=2远大于2410N，所以满足要求。3.4 步进电动机的计算与选型 根据课本上步进电

30、动机的选型原则，我们要对步进电动机计算和选型，一般按照以下步骤进行： （1） 根据所需的轴向力和电动机的功率，计算出步进电动机转轴上总转动惯量；（2） 在不同的运载条件下，求步进电动机转轴上的等效负载转矩；（3） 选取等效负载转矩中的最大值，可以确定步进电动机最大静转矩；（4） 最后对步进电动机进行校核。3.4.1 总转动惯量的计算（1）滚珠丝杠的转动惯量计算 圆柱体转动惯量计算公式如下：（26） 式中: 材料密度（kg/cm3），取; L 丝杠总长，L=356mm=35.6cm； d0丝杠的公称直径，取d0=20mm=2cm；代入公式计算得 ： 丝杠可以传递转动惯量，最后折算到电机轴上的转动

31、惯量：（2）螺母座经过运动折算到丝杠上的转动惯量根据转动惯量计算公式： （27） 式中： 丝杠导程，取； 平均质量，取为3kg；代入公式计算得： （3）传动系统等效转动惯量的计算联轴器是用来连接丝杠和步进电动机的，丝杠在传动时通过传动系统折算到电机轴上的总转动惯量为： 因为步进电动机在驱动时必须要有较快的响应速度，本次设计要求步进电动机的转动惯量应该不小于720，根据这些条件可初步选择北京和利时56系列二相混合式步进电机，初选步进电机为56BYG250E-SASSBL0601型号，其参数表如表3-3所示：表3-3 步进电动机参数表 从图表3-3中可以得出型号为56BYG250E-SASSBL0

32、601的步进电动机转动惯量是，满足设计要求。3.4.2 步进电动机的等效负载转矩步进电动机的负载转矩会根据不同的负载条件而有所不同，在一般的使用过程中，通常会有两种情况，一是快速空载启动时所承受的负载转矩；二是在最大工作载荷下所承受的负载转矩。下面分别进行讨论： （28）（1）快速空载起动的负载转矩 下面分别对、进行了计算。 快速空载起动时折算到电机转轴上的最大加速转矩 （29） 式中： 总的转动惯量（）； 时间，取； 电动机的最大转速（r/min），； 由于 代入公式计算得 ： 移动部件运动时折算到电机转轴上的摩擦转矩 （31）（30） 式中：F摩 导轨的摩擦力（N）； Ph 滚珠丝杠导程（

33、m）； 传动链总效率，取； 总传动比，=1； FZ 垂直方向工作载荷，FZ =670N； 运动部件总重力，=98N； 导轨的摩擦因数，取=0.15；代入上式得： 丝杠预紧后折算到电机轴上的附加摩擦转矩 在3.2.4中已经计算出滚珠丝杠具有很高的传动效率，当很小，而较大时，可以将忽略不计。 综合以上计算结果可得： （2） 最大工作负载状态下的负载转矩 （32） 式中：的计算方法与前面完全一样，这里不再叙述。 电动机转轴上的最大工作负载转矩(N.m) 由转矩计算公式知： （33） 其中： 进给方向最大工作载荷（N），； 传动链总效率，取0.85； 于是 代入公式得： （3）步进电机转轴上最大等效负

34、载转矩 Teq=Teq1,Teq2=1.309N·M （34） （4）步进电动机性能校核图3-8 步进电动机的矩频特性曲线 当电动机在最快工作进给速度下运动时，需要对电动机输出转矩进行校核： 根据公式（35）可以计算出电动机的运行频率。 （取脉冲当量0.01） （35） 其中 -最快工作进给速度 - 系统脉冲当量 通过在图3-10电动机矩频特性曲线查找得出，频率下对应的电机输出转矩Tmaxf=1.49N·M。显然 ，即所选电动机满足要求。 电动机最快速度空载时输出转矩校核：同上计算公式： 电动机最快速度空载时运行频率的校核： 在的计算中得出，上面所选的电动机的极限空载频率大

35、于，满足设计要求。 所以，所选型号为56BYG250E-SASSBL0601的步进电动机完全满足设计要求。3.4.3 步进电动机尺寸 型号为56BYG250E-SASSBL0601的步进电动机参数如3-9所示：图3-9 步进电动机图3-10 型号说明 图3-11 步进电动机尺寸图3.5 联轴器的选用 联轴器在机械设备中是常用的机械传动装置，主要用于轴与轴（或连接轴和旋转部分）之间的连接，来传递运动和转矩。联轴器有刚性联轴器和挠性联轴器。挠性联轴器是一种无间隙传动联轴器，目前在机床进给传动中被广泛采用。刚性联轴器对于两轴有相对位移时它是不能够使用的。 联轴器的选用需要根据电动机的型号和滚珠丝杠的

36、型号来初步选择，通过比较，我选择型号LS9-25-88的刚性联轴器，联轴器外形尺寸如图3-12所示，规格尺寸如表3-4所示。 图3-12 联轴器外形尺寸 表3-4 联轴器规格尺寸 根据自己选择的联轴器参数，需要对所选联轴器进行校核： 由3.4中介绍的步进电动机计算与选型可以知道，联轴器在正常工作时的最高转速为，传递的最大转矩；从上表可以查出，型号LS9-25-88的刚性联轴器最高转速为，许用转矩。很显然，型号LS9-25-88的刚性联轴器完全满足设计要求。3.6 机床框架和床身的设计按照机械设计中框架床身的设计准则，首先确定框架和床身的制造形式为铸造件。框架和床身是并联机床的支承部分，设计的基

37、本准则应保证：刚度、强度、稳定性。另外机床床身的设计需要满足强度和刚度，在结构上，尽量满足结构设计合理，便于床身的铸造、焊接、机械加工；在加工要求上，尽量噪声小，温度场分布合理，热变形对加工精度尽可能的小；实用性上，尽量经济实用，造型美观大方。所以在对于机床床身的设计中，我还是比较认真负责的。机床的框架设计的需要满足加工空间的要求，符合其他零部件的安装要求，除了这些，在设计过程中还考虑以下问题： （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。考虑到制造的可能性以及为了减轻每个零件的质量，将机床框架

38、和床身分为3个零件，即左右对称的框架和床身底座。当每个部件设计好了之后，将每个部件都安装到机床床身和框架上，就可以的到并联机床的三维立体图。机床框架、床身和整机的三维模型如图3-13所示。 图3-13 机床的框架、床身和整机模型 从图中可见，为了使刀具交换系统不需要附加的控制坐标，刀具交换装置配置在底座下方，处于工作空间之内。当主轴部件移至最后位置时，然后向下移动，松开刀具夹紧装置，进行刀具的交换。回转工作台通过支架安装在床身底座上，它不仅可以绕自身垂直轴线作3600的回转，还可以绕水平轴线前后作45°的偏转。这样，加上主轴部件动平台的前后45°的偏转，就可以实现对待加工零

39、件的加工。总结总 结 并联机床是为了适应生产和生活需要应运而生的产物，它完全结合了现代机器人技术和现代数控机床技术，它身上体现出机床的特点，可以实现高强度的加工，高精度加工，高速加工；更体现了机器人的特点，高灵活性，高控制性等。并联机床结合了机器人的柔性和灵活性，以及普通机床的精度和刚度，已经成为多种功能性于一体的新型机电设备。本次设计首先介绍了并联机床的简介及应用领域，也介绍了近几年并联机床在国内外的研究以及发展趋势，在第二章中介绍了并联机床总体结构方案设计，此部分主要包括并联机构整体的构成，还有最主要的伸缩杆部分的设计，以及整个机床的机构。在第三章中，完成了并联机床部件设计与计算，分别论述了并联机床运动学正向问题的研究现状和运动学逆向问题。也通过计算与校核对滚珠丝杠螺母副进行了选型，并在本章对滚动轴承进行了计算与校核，