并聯機床實驗臺總體結構設計開題報告班級(學號):機姓名:指導老師:一、選題綜述1、理論意義三連桿虛擬軸數控機床的出現被認為是本世紀最具革命性的機床設計突破。如果充分發揮這種新型機床在結構上的優勢，就有可能為大幅度地提高機床的性能開辟一條新途徑。虛擬軸機床不太適合加工大范圍、多坐標運動的零件。但從另一個角度看，在實際生產中需要多坐標加工的復雜零件畢竟是少數，而占主導地位的還是普通常規零件的加工。因此，研究如何利用虛擬軸機床的結構特點，在常規零件的高速、高效加工上發揮其優勢，將更具有實際意義。2、現實意義具有六個自由度的三連桿結構的虛軸加工中心，是利用三根并聯絲杠調節刀具進給的新興設備，取代了傳統機床的固定主軸。所謂的虛軸其實就是它的主軸，與傳統機床相比，它的最大特點就是裝卡刀具的主軸可以依照加工要求，大幅度地改變其位置。通過主軸的移動，一次性加工完成復雜表面的創新型數控銑床。解決了復雜零件的需要多次裝卡、定位的問題。從而簡化了部分加工中涉及到的工藝流程，大大提高了效率。3、理論的淵源及演進過程在1965年,由Stewart提出并聯機構,原是作為飛行模擬器用于訓練飛行員中應用。后來由澳大利亞著名機構學教授Hunt在1978年提出,可將Stewart平臺機構應用到并聯機構中應用。從此,并聯機構的研制與開發工作開始了。經過數十年的探索,并聯機構的研究已從基礎理論工作過渡到實踐應用中。并聯機構在工業上、在航空上、在航海上、在地下工程方面及在微電子機械系統(MEMS)都得到廣泛的應用。特別是在機械加工領域的實際應用更是令人矚目的,可用于砂輪或銑刀打毛刺、倒角、鉆油孔、低精度焊接、自動裝配的壓配合等。并聯機床從問世以來經過了幾年的發展，經歷了一個由快速發展到穩步研究的發展過程，隨著人們對并聯機床的認識越來越深入，并聯機床相關技術的研究和開發工作的步伐正逐漸趨于平穩。研究人員認識到并聯機床與傳統機床相比所表現出的鮮明的特有優勢，這鼓舞著國內外眾多研究機構和機床廠商堅持不懈地積極從事并聯機床技術的研究和開發工作；另一方面，經過幾年的研究，研究人員也發現并聯機床存在一些缺陷，同時并聯機床在較多方面的理論研究和應用技術研究尚不夠成熟，還有很多難題要突破。世界各國的研究機構和機床廠商在這一問題上基本達成了共識，認為并聯機床這種新型的加工裝備與傳統機床相比，在一些方面具有獨特優勢，然而在現階段，并聯機床尚不能實現大規模生產和市場化，并聯機床技術也有待進一步發展完善。4、國外有關研究的綜述1997年，LMolinariTosatti等提出了并聯機床的集成化設計方法，提出了并聯機床設計環境中的主要組成部分，并以Stewart平臺為例進行了Stewart平臺的拓撲特性分析、作業空間評估、誤差分析、剛度分析、機構的敏感性分析以及機床動力學建模等。2001年，MarcoLeonesio等提出了并聯機床的虛擬原型環境，該虛擬原型環境是在商業軟件Adams的基礎上開發的，以一個三自由度并聯機構為例，簡單分析了機構原型的運動特性和力特性。5、國內研究的綜述國內在并聯機床的設計技術方面目前基本與國外同步，清華大學、天津大學等高等院校取得了一些具有世界先進水平的設計理論和技術成果，并成功設計了多臺不同構型的并聯機床產品樣機。2001年，在北京第七屆中國國際機床展覽會上展出了清華大學與企業單位聯合設計的三臺并聯機床，在國內外產生一定影響。2002年，清華大學與齊齊哈爾第二機床廠合作，成功開發了新型大型龍門式五軸混聯機床，目前即將投入應用，這表明并聯機床的研究開發向產業化邁出了一大步。從1999年開始，清華大學在國內開始進行并聯機床數字化設計平臺和虛擬產品設計環境的研究，在系統體系結構、并聯構型設計、尺度綜合模型、動力學建模、有限元分析、數字化仿真等方面取得了初步的研究成果，為關鍵技術的進一步研究和設計平臺的開發奠定了很好的基礎。二、研究內容1、為什么要研究并聯虛軸實驗系統國內外文獻和專利查新結果表明，目前有關并聯機床的國內外研究主要集中在新構型設計、作業空間分析、動力學建模與分析、精度保證等關鍵技術方面，國外已有學者開始研究并聯機床的集成化設計方法和虛擬原型設計環境等相關技術，但目前尚未出現支持并聯機床設計的集成化、一體化、數字化并聯機床快速開發環境，國內外都沒有相關的專利。因此，進行并聯機床快速開發環境的研究具有創新性和先進性。虛擬軸機床具有機械結構簡單、剛度高、利于實現高速加工等優點。2、研究方向能夠設計出入開篇附圖那樣的三連桿虛軸加工試驗臺，能夠有較為完善的電路控制，從而實現簡單的加工。3、研究內容設計三連桿機構，利用鉸鏈連接絲杠副，實現三根絲杠的上下運動，從而調節道具的位置，進行銑削加工。確保試驗臺機械強度、電路對加工試驗臺的簡單基本控制。（1）并聯機床實驗裝置總體結構設計（2）對實驗裝置的運動進行仿真計算分析（3）驅動與數控系統方案設計4、系統功能能夠在設計的三連桿徐州試驗臺下裝卡銑刀，通過電路控制，調節三根絲杠的進給長度，以達到加工復雜表面零件的目的。（1）完成并聯機床實驗裝置的總體設計方案（2）完成并聯機床實驗裝置驅動與數控系統設計方案5、系統成型后的基本要求（1）工作空間350*350*350（2）主軸刀具最大傾角25（3）主軸額定功率1kw三、實現方法及預期目標1、初步方案設計出以三根絲杠調節刀具加工角度的實驗臺，絲杠分別帶有進給電機，電機輸出端加入諧波減速器，以保證大扭矩的輸出和保持高精度：刀具由虛軸帶動，配以驅動電機。2、重點確定絲杠參數，解決連接鉸鏈強度，控制電路的設計。3難點及環境作為在校的學生，所接觸過的機械問題比較淺薄，考慮問題不夠全面，研究課題完全靠自己。無論是資料、設備都不夠齊全，條件比較艱苦，好在信息飛速發展，網絡是個很好的助手，可以在畢設期間給予我很大幫助。在研究過程中，肯定會有很多意想不到或難以解決的問題。我認為最大的難點就是計算各個零部件及聯接點的剛度、受力，還有實現自動化控制著兩大核心部分。四、對進度的具體安排1、第1-3周實習調研基本結束；2、第4周撰寫并提交調研報告和開題報告；3、第5-6周系統的整體方案的確立；4、第7-9周計算零件的尺寸5、第10-11周繪制草圖6、第12周校核零件強度7、第13-14周繪制大圖7、第15-16周撰寫并提交畢業論文；審閱、評審并修改畢業論文8、第17周完成畢業答辯五、參考文獻東北大學沈陽10004(劉陽；蔡光起)；沈陽建筑工程學院沈陽110025(羅繼曼)周延佑；數控機床發展新趨勢與我國相應的對策J；機械工藝師；2001年02期肖鵬；可調機構的分析與綜合研究D；西華大學；2007年姜蔭棠,施兆昌；數控加工在雷達制造中的應用J；電子機械工程；2002年01期杜敬利,仇原鷹,段寶巖,保宏；LT50m縮比模型艙索系統與Stewart平臺動力學耦合分析J；中國機械工程；2005年10期杜敬利,仇原鷹,段寶巖,張杰；剛柔耦合二級運動調整系統動力學模型J；西安電子科技大學學報；2005年04期吳筱春；6-PUS并聯機器人數字化樣機的研究D；河海大學；2004年梁宏寶,鐘詩勝,王知行；虛擬機械加工環境的建造J；高技術通訊；2001年02期馮超；基于虛擬樣