并联抛光机构设计与分析【开题报告+文献综述+毕业设计】

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1、毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化nn并联抛光机构设计与分析1选题的背景与意义1.1选题的背景抛光技术，又称镜而加工，是制造平坦血且加工变层很小，没有擦痕的平而 加工工艺。作为一种加工工艺，抛光不仅仅能增加工件的美观性，而且能改善材 料表面的耐磨性、腐蚀性及获得特殊性能。在电子设备、精密机械、仪器仪表、 医疗器械等领域应用广泛。传统的模具加工中，抛光往往作为精加工的最后一道工序，其主要ri的是降 低工件表面的粗糙度，同吋在一定程度上去除模具在成型时形成的凹凸层及裂纹 层，并修复共建表面的面型误差，从而达到要求的形状、尺寸、位置精度和表面 粗糙度。传统的抛光机床往往采用串联机床结构，即采用由

2、床身、立柱、主轴箱和工 作台等部件串联而成的止交结构。串联机床采用非对称的结构布局，这可能会导 致受力与受热变形的不均匀；误差也会随着各运动处标的误差累计；部件多，结 构复杂，大型部件的模块化程度低；运动部件重量大，不利于高速加工；封闭式 结构，难以实现大型构件的现场加工。为了更好地解决并联机床工作中的不足， 我们引入一个新的概念一并联机床。并联机床是上个世纪90年代中期问世的-种新型数控加工设备。它实质上 是一种现代机器人技术与机床结构技术相结合的产物，其原型是并联机器人。从 1965年徳国的Stewart提出将并联机构运用于航空模拟器上，到1975年澳大利 亚著名学者Hunt将并联机构运用

3、于机器人结构，到1994年美国芝加哥国际机床 展上美国的Giddings&Lewis公司首次展出名为Variax型并联运动机床，从94 年以后至今，并联机床一直都是国际机床界研究的一个热点。血在我国，当今并联机床的研究和发展与世界几乎同步。94年的并联机床 在国际上展出之后，国内出现了很多高校和科研单位纷纷投入力量开始进行研 究。并且在98年的北京机床展上，展出了由天津大学和清华大学联合研制的我 国第一台并联机床的原型样机一VAMT1Y。无论在结构上还是在功能实现上，并联机床都是一种新型结构。这种结构具 有精度高、刚度大、惯性小、承载能力高、运动反解模型简单、操作速度高、易 于控制等特点。因此

4、，其应用范围从最初的飞行模拟器到近儿年的宇宙飞船空间 对节器、精密操作微动机器人以及虚拟轴加工车床等。1.2选题的意义本次课题的主要内容是对并联抛光机构的设计与分析，实验是对座椅底架的 表面粗抛。应该说，加工的精度要求并不高。但是，对于其他类似自由曲面研抛的研究，特别是智能化精密加工技术的研 究，它的高低标志着一个国家科学技术的发展水平，显示了一个国家的经济和科 技发展的综合实力。而且，智能化精密加工技术的研究内容和预期研究结果，不 仅可能主导国内市场，在国际市场也很有竞争力，具有广泛的市场前景。我国正 在成为一个经济大国，也正在逐步成为一个科技大国，在该领域的研究和掌握具 有自主知识产权的核

5、心技术，对于学术研究和国防现代化以及国民经济的发展都 有巨大的意义。2研究的基本内容与拟解决的主要问题：2.1本课题研究的基本内容包括：(1) 整体结构设计该单元的研究主要内容有：整个框架的基本组成结构，外部导轨的位置及数 量安排，平台的运动方式。通过对课题要求、实验对象的分析，确定这个机构框架的具体组成，各导轨 之间的角度安排，外部导轨链接、运动形式，以及平台可以达到的运动效果。(2) 平台机构设计该单元的研究主要内容有:平台与连杆的连接设计，平台尺寸及形状的设计, 平台与电动机之间的连接设计。根据平台的运动特性，确定平台与连杆之间的较链机构设计，平台与电机之 间的连接纽合设计。(3)单个餃

6、链滑轨机构设计该单元的研究内容主要有：连杆与连接装置的连接设计，导轨与连接装置的 组合设计。主要解决连杆、连接装置、导轨之间的组合设计。2.2本课题拟解决的主要问题包括：（1）整个机构由滑轨、平台、电机等组成，各部分相互组合和运动；（2）电动机安装在平台上，平台与连杆连接；（3）滑轨通过连接装置带动连杆运动，直线运动的方式。3研究的方法与技术路线：3. 1本课题研究的方法：通过收集和分析国内外近三年来并联机构的文献，分析其中的关键技术和存 在的问题，结合本课题研究的实力对象及工作要求，总结和设计适合本实验课题 的并联抛光机构。3. 2本课题研究的技术路线：本课题的研究基本内容包括整体结构设计、

7、平台机构设计、单个较链滑轨机 构设计。主要的技术路线：1）整个机构包括四个丝杠直线导轨，两两呈90度，垂直于水平而。每根丝 杠上都有一个连接装置，并各通过-根等长的连杆与位于四个导轨几何中心的一 个平台连接。平台初始状态为水平，丄面通过简单机械零件连接一个电动机。电 动机轴的延伸部分连着一个抛光轮。工作时，其中的儿个导轨运动，通过连接杆 传递运动后，使平台转过一个倾角，使抛光能沿着曲而进行。当四个导轨同时运 动时，还能控制平台的上下移动，在开停机时具有积极的作用。2）平台大致呈正方形，在两两夹角为90度的四个角上，有四个球面副，分 别与一根连杆连接。连杆运动时，球而副可以补偿平台与连杆间的角度

8、变化，且 范围较其他较链连接方式要大。平台中间有圆形孔，适合电机运动输出侧前端机 身部分通过，机身被固定在平台上，与平台呈垂直状态。工作吋，输出轴会随着 平台的倾斜血产牛同等大小的角度倾斜，从而达到抛曲而的效果。3）导轨是由丝杠和两条平行滑轨组成的一个整体的包围式点线导轨。丝杠 穿过一个连接装置，连接装置的两边有两条平行的延伸，分别伸入直线导轨的两 条平行滑轨。丝杠主要用来传递动力和承受载荷，两条平行滑轨主要是保证运动 的直线性。连接装置另一侧有一个与等长连杆连接的球而副。当丝杠运动时，连 接装置可以完成上下的直线运动，通过导轨与连杆之间的角度变化，传递运动给 中间的平台，从而达到倾斜的H的。

9、4研究的总体安排与进度：(-)2010. 11. 1512.31：收集国内外近几年相关资料,整理和分析,完 成文献综述和开题报告，准备开题答辩；(-)2011.01.0101. 15：根据所抛对像实际情况，完成设计的整体框架;(%1) 2011.02. 2803. 14：完成平台机构的设计与制作；(%1) 2011.03. 1503.31：完成四个较链滑轨机构的制作；(%1) 2011.04.01-04.14：总结，绘图，撰写设计说明书；(%1) 2011.04. 1504. 30：设计说明书修改，定稿，答辩；参考文献1 胡涛.3-PRS并联气囊抛光机床的设计与研究D.哈尔滨工业大学.2009

10、： 01-072 孙勇.一种6白由度的混联运动抛光机P.中国专利:CN 200910044986. 1 2009-06-243 孙勇.9自由度混联运动抛光机P.中国专利：CN 200910044988.0 2009-06-244 Jongwon Kim, Chongwoo Park, Wok-Kwan Baezet al.PARALLEL Parallel mechanism for multi-machining type machining center.US,006135683AP.Oct 24,2000.5 王彦斌.五白由度混联研抛机床的运动学分析与插补控制D.吉林大学.2007： 0

11、3-276 雷源忠.我国机械工稈领域研究进展与展望J.中国科学基金，2009, 15(05).7 张国斌.多自由度抛光系统柔性抛光头姿态控制策略研究D.浙江工业大学.2009： 01-128 Barry Eppler ,Ronald K Kerschner ,Martin C.Shipley.lmage-based inspection system including positioning compensation for non-planar targets.US.006628746B2P.Sep 30.2003.9 Steve T. Charles, Robert S.Stoughto

12、n.Parallel Mechanism.US.6330837 BlP.Dec 18,2001.10 陈修龙，邓昱，赵永生.五II由度并联机床虚拟样机建模与仿真J.农业机械学报,2008, 39(01).11 于淼，赵继，张代治，等.混联虚拟轴研抛机床的多柔体动力学研究J机械科学与技 术，2004, 23(06).12 赵永生，郑魁敬,李秦川,等.5-UPS/PRPU 5自由度并联机床运动学分析J.机械工程 学报,2004, 40(02).13张佳丽.发动机叶片五坐标数控抛光机总体设计与研究D.西北T业大学.2007.毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化nn并联抛光机构设计与分析研究背景及意

13、义抛光技术，乂称镜面加工，是光学精密加工的最重要的工序。抛光不仅能增 加工件的美观，血且能改善材料表而的耐腐蚀性、耐磨性及获得特殊性能。抛光 技术在现在社会的很多领域中都有应用，如电子设备、精密机械、仪器仪表、光 学元件、医疗器械等等。不同的领域小加工精度的要求也往往不同。所以，选择 合适的抛光方法和抛光工艺是提高产品质量的重要手段。现在抛光技术中主要分六种加工技术，分别是机械抛光、化学抛光、电解抛 光、超声波抛光、流体抛光和磁研磨抛光。本课题是关于并联抛光机构设计与分 析，就属于其中机械抛光的一种。传统机械轮抛光往往采用的是串联结构，机床一般是采用由床身、立柱、主 轴箱和工作台等部件串联而成

14、的正交结构。这种结构的机床控制简单，运动空间 大，运动的灵活性好。但是这种机床采用非对称结构布局可能会导致受力与热变 形的不均匀；而且受各运动坐标误差的线性累计影响较大；部件多，结构复杂, 大型部件的模块化程度地；运动部件重量达，不利于实现高速加工；封闭式结构, 难以实现大型构件的现场加工。为了满足实际牛产的要求，从木质丄解决串联机床存在的缺点，并联机床便 应运而牛。并联机床具有精度高、刚度大、惯性小、承载能力高、运动反解模型 简单、操作速度高、易于操作等特点。从最初的飞行器模拟器到近几年来的宇宙 飞船空间对接器、精密操作微动机器人以及虚拟轴加工车床等，并联机床的结构 设计应用范围内外研究现状

15、国外对并联机床的研究是从20世纪80年代开始的，并于20实际90年代陆 续推出了各种不同形式的产品样机。特别是在2000年前后，并联机床在运动学 原理、机床设计方法、制造工艺、控制技术、动态技术、动态性能研究和工业应 用领域都先后取得了重大突破。国内对于并联机床的研究是从20世纪90年代中期开始的。由于发展较国外 迟，一些主要部件的依赖国外进口，所以研究主要集中在一些大学研究室中，包 括燕山大学、东北大学、清华大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、西安 交通大学、华中理工大学和浙江大学等。文献多为学术论文及发明专利。自由度抛光2.1关于水龙头复合曲面的6上海劳达斯洁具有限公司的孙勇 于09年申请的专利“一种6自由度混 联运动抛光机”。该装置总共有三 个滑板，十二个三自由度较链，六根 同等长度的固定杆17两两一组，每相 邻一组的固定杆之间的角度为120度， 连接在呈正三角形的运动平台18的三 个侧而上，三个滑板分别由三个伺服 电机15驱动，当伺服电机15输出轴 转动吋，驱动另一同步带轮14通过同 步带13拖动同步带轮12,同步带轮 12驱动滚珠丝杠10旋转，滚珠丝杠螺 母9带动滑板8上下移动，改变三个滑板8在Z轴方向的不同位置，使定长固定 杆17带动运动平台18做X、Y、Z轴向运动。该机械的特点是解决了对具有复杂 艺