《六自由度滑块式并联机床结构设计》11000字（论文）.docx

六自由度滑块式并联机床结构设计

摘要

并联机床又经常被广大学者和设计师称为虚拟轴机床，因为这种机床从根本上说可以认为它是由机器人技术与机床技术两种工业新老力量相融合后诞生的一种新式机床。并联机床的最大特点就是其加工时主要依靠程序的后期设置去和结构相匹配，可以说一个并联机床的好坏，既要看结构设计的好坏也要看后期程序设计的优良同时还要看二者的匹配成度。所以说，并联机床与传统车床相比，并联车床车床具有很多加工优点，比如加工效率高，加工速度快，精确度高等，但是设计使用并联机床时，需要耗费的人力物力财力也是不可忽视的，所以并联机床在一直不断改进和创新。这次我所设计的并联机床是6-HRTT滑块式并联机床。其结构由固定机床床身上平台，垂直放置的滚珠丝杠，连杆一端的虎克铰将与滚珠丝杠螺母副与连杆相连接，连杆另一端的另一个虎克铰与刀具平台连接。结构设计完成后，对其使用的各种零部件进行计算选型，计算的内容包括：滚珠丝杠螺母副，滚动轴承和交流伺服电动机的计算和选择。本文还介绍了并联机床的研究现状、背景和未来展望。最后利用CAXACAD电子绘图软件绘制二维总装配图和各种非标零件的二维零件图。

关键词：并联机床；滑块结构；滚珠丝杠螺母副；伺服电动机；滚动导轨，虎克铰。

目录

引言 1

第一章总论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 2

1.3研究意义 3

1.4研究方案 4

1.4.1设计步骤 4

1.4.2结构设计 4

第二章并联机床零部件的设计计算 5

2.1机床的位置计算 5

2.2滚珠丝杠螺母副的计算与选型 8

2.2.1计算极限载荷 8

2.2.2计算极限F 9

2.2.3滚珠丝杠螺母副的选型 10

2.2.4计算效率 10

2.2.5滚珠丝杠刚度校核 11

2.2.6压杆稳定性校核 12

2.3滚动轴承的计算及选型 13

2.3.1计算基本额定载荷： 13

2.3.2轴承选型 13

2.3.3校核角接触球轴承 14

2.4伺服电动机的计算和选型

2.4.1初选交流伺服电动机 15

2.4.2电动机惯量匹配原则 17

2.4.3交流伺服电动机发热校核 17

2.5滚动导轨的计算及选型 17

2.5.1计算加工时的载荷 18

2.5.2计算距离额定寿命L 18

2.6联轴器的选用 19

2.6.1选用联轴器 20

2.6.2校核转矩 20

2.7机床的杆件设计 21

2.8铰链的设计 21

第三章并联机床的未来展望 21

结论 22

参考文献 23

引言

并联机床是一种新型结构的机床，近年来，国内外针对它进行了许多研究，

并先后开发制造出一系列的并联机床，例如，伸缩式并联机床、滑块式并联机床、剪式并联机床。这些是目前市面上较为出现次数多的几种并联机床，但是还是有很多的缺点，还没有成为理论设计中的机床。但是也为并联机床可以逐渐投入到实际生产过程奠定了一定的基础。并联机构就是并联机床的最核心的理论依据，也是它与传统机床相比较有很大不同的根本原因。并联机床的加工方式和它的设计和编程让并联机床更像一个机器人，因为在设计的每个过程都需要去求出空

间中各个部件在不同的位置时的各种参数，这就带来了很大的计算量和数据分

析，所以这就使得大部分机床制造商在研究设计和开发的时候带来了很多的技术困难和计算困难，这也就是并联机床发展缓慢的根本原因。前期的缓慢发展也不一定是坏事，可以打下坚实的基础，为后期并联机床的改变和创新发展更加快速还可以减少之后的一些不必要的弯路。因此，我们现在在设计时需要尽可能多方面考虑进行设计，并根据指导老师对加工的要求来设计才可以更好的完成并联机床的设计。

本文设计的是六自由度滑块式并联机床，将滚珠丝杠垂直安装在固定在机架上。6个源动力由6根丝杠分别输出，再由连杆机构将动力传递到刀具平台，从而控制工具平台的移动。由此可见，刀具平台由六套独立的构件控制其在空间内运动，所以机构在X、Y、Z三个方向上分别具有平移和绕轴旋转的独立运动。

第一章总论

1.1研究背景

为了更好的的迎合市场发展趋势，近年来，并联机床离工业机器人更近了。在其设计过程中，需要解决空间机构的一些参数和结构位置，这给传统机床制造企业的设计和制造工作带来了困难]。随着并联机构研究和计算机软硬件技术的发展，六自由度并联机床发展为一种新型的数控机床。它不仅可以取代普通铣床

的工作台，而且可以形成一