六杆并联机床工作机构建模及仿真(附件)
本次课题主要是对六杆并联机床工作机构建模及仿真。首先我对本次建模进行一个总体的概念性分析，使自己对建模整天有一个总体的了解，然后对六杆并联机床工作机构与一些实例进行分析，分析出建模步骤的具体细节和一些工作部件的分析。并对六杆并联机床的驱动系统进行了解，合理建模。最后根据测量出的具体尺寸以及一些计算，进行六杆并联机床的分步建模，包括对部件建模位置的分配，建模后画出三视图。通过对六杆并联机床工作机构的分析，介绍六杆并联机床的优势与目前国内外的发展趋势。关键词 六杆并联机床，工作机构，建模，三视图，仿真目 录
1 引言（或绪论） 1
1. 1 研究的背景及其意义 2
1. 2 并联机床的分类 3
1. 3 国内外并联机床的发展情况 4
1.4 选题意义及其内容 4
2.并联机床工作机构的分析 4
2. 1 并联机床工作机构简介 5
2. 2 并联机床机构的分析 5
3 计算过程 8
3. 1 滚珠丝杆螺母副的计算与选型 8
3. 2 滚动轴承的选用 12
3. 3 步进电机的计算与选型 13
4 六杆并联机床的建模设计过程15
4.1 总述 15
4. 2 六杆并联机床的实体建模 16
4. 3 并联机床的框架以及床身的建模16
4 4 驱动杆的建模 17
4.5 铰链建模 18
4. 6 工作机构上下左右移动 20
4.7 总体的建模 21
结论 22
致谢 23参考文献24
1 引言
1．1 研究的背景及其意义
随着全世界信息与重大装备技术的不断发展，并且我国正处于一个欣欣向荣快速发展的重要时期，随着时间的增长更多的领域要求运用到重大装备与技术。我们的国家显而易见是一个制造业大国，可遗憾的是不能算是一个制造业强国，并且一些工业强国对高尖技术，高端技术，重大装备技术与高精密技术信息的封锁，让我国难以借鉴。所以我国首要任务毫无疑问就是要发展重大装备技术与信息。尤其是在十一五期间，我
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背景及其意义
随着全世界信息与重大装备技术的不断发展，并且我国正处于一个欣欣向荣快速发展的重要时期，随着时间的增长更多的领域要求运用到重大装备与技术。我们的国家显而易见是一个制造业大国，可遗憾的是不能算是一个制造业强国，并且一些工业强国对高尖技术，高端技术，重大装备技术与高精密技术信息的封锁，让我国难以借鉴。所以我国首要任务毫无疑问就是要发展重大装备技术与信息。尤其是在十一五期间，我国领导人已经将重大装备技术的地位提升到了战略性地位。致使重型制造装备技术的发展越来越快，作为制造产业链中关键基础技术与装备。重大装备与技术是国家国民经济和国防安全的重要保障。它具有尺度较大、载荷较大、转动惯量较大、自由度数目众较多、变位操控能力较强、尺寸精度要求较高、工作环境多为复杂的特点。所以到底该如何提高它的制造精度与效率、增加自动化程度、减少人的劳动强度越来越受到全世界各国的关注，也成为全世界各国先进制造装备难点与研究点。
重大技术装备的设备体积很大，所以重载操作装备的体积肯定也不会小。并联机床技术就是重大技术中的一种，并联机床的本质是由机器人技术与机床结构技术相互构成的产物技术，其核心就是并联机器人操作机。并联机床的使用对于提高锻件的质量，提高制造过程中的自动化程度，提高制造效率[5]，大大降低了生产成本相比之前的生产成本来说有着明显的优势。事实上把最早期的并联机构成功应用在机床上大概是在1994年的时候，正是在1994年的美国芝加哥国际机床世界博览会上，来自美国的Giddings&Lewis公司展览出了历经6年心血才研究出来的首代“变轴”并联机床，就是“Variax”机床，这是并联机床的元祖，这台并联机床的展览以及应用造成了极大地影响作用，这台并联机床被称为是“机床行业的革命”，但这个时候的首代并联机床还只是能叫作原型样机的机床，大部分只是可以加工腊模等低级并且没有太大难度的材料。近年来我国的并联机床技术也有了进一步的发展，但应该不难看出，与先进发达国家相比，我国的并联机床技术水准还是处于一个比较落后的状态。我们国家也不需要气馁，更不能气馁，1998年，在天津大学和清华大学共同努力下终于成功的研发了我们国家历史上首台有关于虚拟轴机床，这台机床是基于Stewart平台的原型样机VAMT1Y。2004年。有哈尔滨量具刃具集团有限责任公司与哈尔滨工业大学联合开发研制的五台并联机床加工中心HLNC5001型。
众所周知，并联机床由于高的成产质量，高的生产效率被世界广泛认可。其实并联机床无论是从结构上，还是液压系统，杆件的材料都有着无可比拟的优越性。所以对于我国研究人员来说，就务必十分熟悉其中的原理与结构，分析出他的优缺点以便我们进行改进和学习应用。
因此研制出与高端技术相结合的并联机床对于我国来说，无论是在航空航天，医疗，生产还是民用设备上都有着不可忽视的意义。国家针对目前并联机床技术的发展状况，制定了一系列的优越措施，对于深入研究高尖技术的研究具有重要意义，对于打破国外技术的垄断以及我国并联机床技术的发展有着非常重要的地位。
1．2 并联机床的分类
并联机床的主要用途是配合伺服电机实现在制造的情况下夹持工件以实现工件的粗细、长短、角度等工艺，可以减少人力的需求，达到实现自动化生产。按不同的分类方式可以有不同的分类。如按支链中所含伺服作动器数目不同，并联机床可大致分为并联、串联、混联这3种类型。其中并联、串联在一条支链中仅含一个或几个的作动器，可以形成3到6个自由度；而混联通过2个或好几个自由度串联或并联机构的串联组合形成多要求的自由度。如图1-1
图1-1 KNM-750型测量机
如按照作动器在支链中不同的位置，并联机床可采用2中不同的驱动，分别是内副驱动和外副驱动。它们各有利弊，有各自的优缺点。全机械式并联机床由于全是由电动机提供动力，难以夹持很大的工件，这是其致命的弱点，已经越来越不能满足人们的要求，如今在生产中，已经很难见到全机械式的并联机床。机械液压混合式并联机床是在优化全机械式操作机的缺陷上设计出来的，它除了一部分采用电机驱动，其余部分都是采用液压驱动，在设计之初，它基本满足了人们的要求，增大了加工工件的能力。可是之后随着对工件质量的要求越来越高，对生产效率的需求越来越高，发现机械液压混合式并联机床的运动精度不能保证，难以实现全自动化，也逐渐退出生产历史的舞台。现在生产部门大多都是使用全液压式并联机床，不仅加工精度大大提高，而且采用伺服系统控制液压油，可以很好地保持前提升臂与后提升臂之间的同步性，保证前进、提升、左右移动、上下偏转、左右偏转的精度，可以快速有效地提高工件质量与精度。因此国内外现如今基本的研究方向都是在伺服系统、主运动机构，以及各个杆件的协调性等具体问题上。由于并联机床是机床加工的一个重要组成部分，它的使用极大地提高了工件的加工精度、加工质量、极大地提高了生产率，对自动化生产有这不可忽视的作用。
1.早期并联机床 2.新型并联机床
图1-2 不同时期的并联机床
1. 3 国内外并联机床的发展状况
1.
1 引言（或绪论） 1
1. 1 研究的背景及其意义 2
1. 2 并联机床的分类 3
1. 3 国内外并联机床的发展情况 4
1.4 选题意义及其内容 4
2.并联机床工作机构的分析 4
2. 1 并联机床工作机构简介 5
2. 2 并联机床机构的分析 5
3 计算过程 8
3. 1 滚珠丝杆螺母副的计算与选型 8
3. 2 滚动轴承的选用 12
3. 3 步进电机的计算与选型 13
4 六杆并联机床的建模设计过程15
4.1 总述 15
4. 2 六杆并联机床的实体建模 16
4. 3 并联机床的框架以及床身的建模16
4 4 驱动杆的建模 17
4.5 铰链建模 18
4. 6 工作机构上下左右移动 20
4.7 总体的建模 21
结论 22
致谢 23参考文献24
1 引言
1．1 研究的背景及其意义
随着全世界信息与重大装备技术的不断发展，并且我国正处于一个欣欣向荣快速发展的重要时期，随着时间的增长更多的领域要求运用到重大装备与技术。我们的国家显而易见是一个制造业大国，可遗憾的是不能算是一个制造业强国，并且一些工业强国对高尖技术，高端技术，重大装备技术与高精密技术信息的封锁，让我国难以借鉴。所以我国首要任务毫无疑问就是要发展重大装备技术与信息。尤其是在十一五期间，我
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
背景及其意义
随着全世界信息与重大装备技术的不断发展，并且我国正处于一个欣欣向荣快速发展的重要时期，随着时间的增长更多的领域要求运用到重大装备与技术。我们的国家显而易见是一个制造业大国，可遗憾的是不能算是一个制造业强国，并且一些工业强国对高尖技术，高端技术，重大装备技术与高精密技术信息的封锁，让我国难以借鉴。所以我国首要任务毫无疑问就是要发展重大装备技术与信息。尤其是在十一五期间，我国领导人已经将重大装备技术的地位提升到了战略性地位。致使重型制造装备技术的发展越来越快，作为制造产业链中关键基础技术与装备。重大装备与技术是国家国民经济和国防安全的重要保障。它具有尺度较大、载荷较大、转动惯量较大、自由度数目众较多、变位操控能力较强、尺寸精度要求较高、工作环境多为复杂的特点。所以到底该如何提高它的制造精度与效率、增加自动化程度、减少人的劳动强度越来越受到全世界各国的关注，也成为全世界各国先进制造装备难点与研究点。
重大技术装备的设备体积很大，所以重载操作装备的体积肯定也不会小。并联机床技术就是重大技术中的一种，并联机床的本质是由机器人技术与机床结构技术相互构成的产物技术，其核心就是并联机器人操作机。并联机床的使用对于提高锻件的质量，提高制造过程中的自动化程度，提高制造效率[5]，大大降低了生产成本相比之前的生产成本来说有着明显的优势。事实上把最早期的并联机构成功应用在机床上大概是在1994年的时候，正是在1994年的美国芝加哥国际机床世界博览会上，来自美国的Giddings&Lewis公司展览出了历经6年心血才研究出来的首代“变轴”并联机床，就是“Variax”机床，这是并联机床的元祖，这台并联机床的展览以及应用造成了极大地影响作用，这台并联机床被称为是“机床行业的革命”，但这个时候的首代并联机床还只是能叫作原型样机的机床，大部分只是可以加工腊模等低级并且没有太大难度的材料。近年来我国的并联机床技术也有了进一步的发展，但应该不难看出，与先进发达国家相比，我国的并联机床技术水准还是处于一个比较落后的状态。我们国家也不需要气馁，更不能气馁，1998年，在天津大学和清华大学共同努力下终于成功的研发了我们国家历史上首台有关于虚拟轴机床，这台机床是基于Stewart平台的原型样机VAMT1Y。2004年。有哈尔滨量具刃具集团有限责任公司与哈尔滨工业大学联合开发研制的五台并联机床加工中心HLNC5001型。
众所周知，并联机床由于高的成产质量，高的生产效率被世界广泛认可。其实并联机床无论是从结构上，还是液压系统，杆件的材料都有着无可比拟的优越性。所以对于我国研究人员来说，就务必十分熟悉其中的原理与结构，分析出他的优缺点以便我们进行改进和学习应用。
因此研制出与高端技术相结合的并联机床对于我国来说，无论是在航空航天，医疗，生产还是民用设备上都有着不可忽视的意义。国家针对目前并联机床技术的发展状况，制定了一系列的优越措施，对于深入研究高尖技术的研究具有重要意义，对于打破国外技术的垄断以及我国并联机床技术的发展有着非常重要的地位。
1．2 并联机床的分类
并联机床的主要用途是配合伺服电机实现在制造的情况下夹持工件以实现工件的粗细、长短、角度等工艺，可以减少人力的需求，达到实现自动化生产。按不同的分类方式可以有不同的分类。如按支链中所含伺服作动器数目不同，并联机床可大致分为并联、串联、混联这3种类型。其中并联、串联在一条支链中仅含一个或几个的作动器，可以形成3到6个自由度；而混联通过2个或好几个自由度串联或并联机构的串联组合形成多要求的自由度。如图1-1
图1-1 KNM-750型测量机
如按照作动器在支链中不同的位置，并联机床可采用2中不同的驱动，分别是内副驱动和外副驱动。它们各有利弊，有各自的优缺点。全机械式并联机床由于全是由电动机提供动力，难以夹持很大的工件，这是其致命的弱点，已经越来越不能满足人们的要求，如今在生产中，已经很难见到全机械式的并联机床。机械液压混合式并联机床是在优化全机械式操作机的缺陷上设计出来的，它除了一部分采用电机驱动，其余部分都是采用液压驱动，在设计之初，它基本满足了人们的要求，增大了加工工件的能力。可是之后随着对工件质量的要求越来越高，对生产效率的需求越来越高，发现机械液压混合式并联机床的运动精度不能保证，难以实现全自动化，也逐渐退出生产历史的舞台。现在生产部门大多都是使用全液压式并联机床，不仅加工精度大大提高，而且采用伺服系统控制液压油，可以很好地保持前提升臂与后提升臂之间的同步性，保证前进、提升、左右移动、上下偏转、左右偏转的精度，可以快速有效地提高工件质量与精度。因此国内外现如今基本的研究方向都是在伺服系统、主运动机构，以及各个杆件的协调性等具体问题上。由于并联机床是机床加工的一个重要组成部分，它的使用极大地提高了工件的加工精度、加工质量、极大地提高了生产率，对自动化生产有这不可忽视的作用。
1.早期并联机床 2.新型并联机床
图1-2 不同时期的并联机床
1. 3 国内外并联机床的发展状况
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