1、附件一：編號中 南 地 區 港 澳 特 區第五屆大學生機械設計制造創新大賽作品報名表（本表可復?。﹨①愖髌访Q基于并聯機構可任意調角度的新型虎鉗所在學校華南農業大學郵政編碼510640聯系人賴基平聯系人通訊地址華南農業大學華山公寓3棟211室電 話手機Email參 賽 學 生姓名性別班級所學專業簽名1賴基平男08級機制5班機械設計制造及其自動化2盧疊枝男08級機制5班機械設計制造及其自動化3林顯慶男08級機制5班機械設計制造及其自動化45指導教師姓名性別職稱專業簽名1夏紅梅女副教授機械工程2作品內容簡介國內外現狀、意義、設計方案（附機構、結構簡圖）現代數控加工當中，當我們使用三軸聯動的機床加工

2、斜孔時，我們一般會用帶轉動副的虎鉗來進行裝夾，有的甚至用串聯兩個轉動副來實現兩個方向的轉動，但是這樣的裝夾的穩定性很差，不僅很難固定虎鉗的，而且在加工當中工件也很容易移位，于是我們考慮用并聯機構制作一個可以在兩個方向上調節角度的虎鉗，經我們調查搜索，目前國內外的并聯機構都是應用在機床的工作臺或者主軸端，在夾具端看不到它的應用，所以我們設計的這種虎鉗在普通的機床上還是可以得到非常廣泛的應用的，下面分點具體介紹一下我們的方案。機械部分如下圖所示是我們機構的三維總裝圖如下圖所示是我們機構的二維結構圖1、 機構功能：這個基于并聯機構的虎鉗可以在普通機床上實現將工件沿X，Y 軸轉動，而且轉動的角度可以由

3、我們自己手動調節各個套筒在絲桿上的位置來達到，這種夾具精度較高，結構緊湊，剛性好，承載能力強，滿足一般夾具的性能要求。2、 原理介紹：由自由度計算公式：式中：公共約束數；d機構的階數，d=6-；n包括機架的構件數；g運動副數目；fi第i 個運動副的自由度；V虛約束數目；局部自由度數。其中=0，n=8，g=9，V=0，=0；由此我們可以得到該機構的輸出端的自由度為M=6x(8-9-1)+3x1+3x3+3x1+0-0=3;而我們的輸入端是3個移動副（該移動副是通過絲桿來實現的），故該機構在原理上是可以運動的。3、 總體及個別零件尺寸： 長*寬*高=150*150*160 （mm）絲桿=100mm

4、; 套筒=100mm.4、 工作范圍： 我們用軟件仿真測試得到，該機構的工作范圍達到了45°。如下圖所示控制部分1、 總控制流程圖：過程介紹：首先我們用vc軟件設計好一個控制界面，在此界面上我們可以輸入動平臺所需要轉動的角度值和位移值，之后再自動調用Solidworks自帶的插件COSMOSMotion計算出輸入端絲桿的位移值，電腦將該數值通過串口發送給單片機（此處我們選擇51系列單片機），單片機通過查詢方式將數值與機械原點的數值相比較，據此來控制電機（此處我們選擇使用24V的直流電機）需要轉動的圈數，如因慣性等因素使電機轉動的圈數出現偏差，我們還將此偏差反饋給單片機，單片機將及時作

5、出調整，使絲桿回到正確的位置。2、控制界面：3、位置求解：由于我們需要計算的位置點很多，所以不可能用手工計算每個輸入點的位置，所以我們就用SolidWorks自帶的COSMOSMotion插件對我們設計的機構的運動學方面進行了分析和調試，并對它進行了反向求解（并聯機構的反解相對比較簡單的）。將輸出端具體角度和位移對應的輸入端的三個輸入點的位置求解出來之后，我們將數據通過PC傳送給單片機再進行下面的控制。4、 單片機部分：偽代碼圖Step1:將電腦信號賦于Z1，Z2，Z3(為各電機目標位置值)；Step2：查詢P0且賦于A，A與X做異或并且將值賦于Y；Step3：逐步查詢Y的各位是否為1， 當Y

6、0=1，且A0=1,A1=1時，H1=H1-1; 當Y1=1，且A0=1,A1=1時，H1=H1+1; 當Y2=1，且A2=1,A3=1時，H1=H1-1; 當Y3=1，且A2=1,A3=1時，H1=H1+1; 當Y4=1，且A4=1,A5=1時，H1=H1-1; 當Y5=1，且A4=1,A5=1時，H1=H1+1;(注意：H1，H2，H3分別表示電機位置實際值)Step4：當H1<Z1時，電機正轉； 當H1>Z1時，電機反轉； 當H1=Z1時，電機停止； 當H1<Z1時，電機正轉； 當H1>Z1時，電機反轉； 當H1=Z1時，電機停止； 當H1<Z1時，電機正轉

7、； 當H1>Z1時，電機反轉； 當H1=Z1時，電機停止。（此處是判斷H與Z的大小，決定電機的狀態）Step5：將A賦于X，跳到Step2。5、 閉環控制：該閉環控制部分是單片機控制絲桿的行程，而且在工作過程中通過測量盤測得的絲桿的位移實際值反饋給單片機，不斷調整絲桿位置直至準確值。即使加工過程絲桿移位了，我們也可以自動調整回準確值。測量盤我們總共需要3個這樣的測量盤，將它安裝在驅動電機后面，隨著電機轉動而轉動，內外兩圈均有60個測量空格。測圈數的紅外電路圖 我們總共需要6路測量，所以需要兩個LM324芯片做成兩個一模一樣的電路來達到測圈數要求，以下是測量信號的相位圖介紹。6、 電機驅動

8、部分：芯片簡介：L298N芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調節輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。L298N可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接457 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為2546 V。輸出電流可達25 A，可驅動電感性負載。1腳和15腳下管的發射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298可驅動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機。EnA，EnB接控制使能端，控制電機的停轉。下圖是L298N功能邏輯圖。 主要創

9、新點（200字以內）1、將并聯機構應用在了夾具上，突破了以往只應用在機床工作臺或主軸端，可以即用即裝，使用靈活；2、使用了電路控制調節，使調整更方便、快捷、精確。3、可以在各個方向上的角度調節，實現一次裝夾就能加工多個方向的斜孔、斜面等；4、機構精度高，穩定性好，承載能力強；5、結構簡單，制造成本低，功能實用，通用性強； 6、機構與軟件相結合，自動化程度高，適應時代發展要求。推廣應用價值（200字以內）目前市場上的可調節角度的虎鉗都是利用轉動副來實現的，其操作麻煩、精度不高、只能單方向調節角度，局限性大。我們設計的虎鉗則巧妙運用了并聯機構，這類機構承載能力強，實現各方向調節角度，其角度調節最大可達45°（此結果已經在軟件上仿真過，且受力穩定性好）；另外我們機構的結構簡單，制作成本較低，也便于搬動，在普通三軸聯動機床上通用性強；還采用電路控制，使調整更方便快捷、精度更高。綜上各優點，其推廣價值就顯而易見了。制作費用元器件及材料費 1500 元，制造費 1000 元，其它費用 500元合計： 3000 元學校選拔推薦意見負責人 （簽名或蓋章） （公 章） 年 月