并聯(lián)機(jī)械手式三維打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 并聯(lián)機(jī)械手式三維打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級 機(jī)械工程及自動化五班 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 提交日期 2014 年 5 月 28 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總評成績： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯小組負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 三維打印技術(shù)是集機(jī)械、自動控制、計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料學(xué)等為一體的先進(jìn)制造技術(shù)。本文首先介紹了三維打印技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)，以及三維打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)。接著闡述并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)原理和特點(diǎn)，還有它的發(fā)展國內(nèi)外發(fā)展情況。然后通過選題背景及設(shè)計(jì)目的引出如今三維打印機(jī)存在的問題，比如成型精度和速度等。 本文是對并聯(lián)機(jī)械手式三維打印的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。著重于機(jī)械手的機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，簡單性地 說明打印機(jī)的整體設(shè)計(jì)。 在機(jī)械手的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，需要建立運(yùn)動學(xué)模型。對于機(jī)器人的控制系統(tǒng)來說，運(yùn)動學(xué)正解和運(yùn)動學(xué)反解都是不可避免的。還有一個(gè)重要點(diǎn)是并聯(lián)機(jī)器人的尺度綜合。尺度綜合是并聯(lián)機(jī)械手設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，速度、精度、剛度、工作空間是評價(jià)并聯(lián)機(jī)械手系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。 機(jī)械手的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，因?yàn)槭腔诓⒙?lián)機(jī)械手的三維打印機(jī)，還需要討論三維打印機(jī)的整體設(shè)計(jì)，這也是為了能將并聯(lián)機(jī)械手和三維打印機(jī)很好地結(jié)合為一體。對于部分結(jié)構(gòu)，本文會予以重點(diǎn)討論。 關(guān)鍵詞 ：三維打印技術(shù)，并聯(lián)機(jī)械手，運(yùn)動學(xué)模型，尺度綜 合 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is of of D as D it of of D as is of of on of of In of to of is is of is an of is an of of it is a 3D to D is to be of a 3D as a of be 3D ey 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . I . 錄 . 一章 緒論 . 1 維打印機(jī)概述 . 1 梁檢修的概述 . 1 用前景 . 1 在的問題 . 2 聯(lián)機(jī)械手綜述 . 4 聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) . 4 聯(lián)機(jī)構(gòu)的分類 . 5 聯(lián)機(jī)器人的應(yīng)用 . 9 展展望 . 11 題背景及設(shè)計(jì)目的 . 11 題背景及設(shè)計(jì)目的 . 12 第二章 機(jī)械手的設(shè)計(jì) . 13 計(jì)前分析 . 13 器人結(jié)構(gòu)分析 . 13 平臺位置反解 . 15 標(biāo)系建立 . 15 置反解分析 . 16 平臺位置正解 . 18 械手的工作空間 . 18 械手的驅(qū)動部分 . 20 機(jī)選型 . 20 力校驗(yàn) . 20 械手材料選擇 . 21 動臂材料選擇 . 22 平臺材料選擇 . 23 平臺材料選擇 . 24 他部分確定 . 25 章小結(jié) . 27 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 三章 三維打印機(jī)其 他部分的設(shè)計(jì) . 28 架的設(shè)計(jì) . 28 料機(jī)構(gòu) . 29 平臺固定 . 30 架設(shè)計(jì) . 30 頭清理設(shè)計(jì) . 32 護(hù)板設(shè)計(jì) . 32 章小結(jié) . 34 結(jié) 論 . 35 參考文獻(xiàn) . 36 附 錄 . 錯誤 !未定義書簽。 致 謝 . 錯誤 !未定義書簽。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第一 章 緒論 維打印機(jī)概述 三維 打印機(jī)（ ，又稱 3是一位名為恩里科 迪尼（ 發(fā)明家設(shè)計(jì)的一種神奇的打印機(jī)，它甚至可以 “ 打印 ” 出一幢完整的建筑 梁檢修的概述 三維打印機(jī)在過去通常又被稱為“快速成型機(jī)”，它是添加制造技術(shù)的一種形式。工 作原理類似打印機(jī)的打印頭，不同點(diǎn)在于除了噴頭在做 面運(yùn)動外，工作臺還沿著 Z 軸方向進(jìn)行垂直運(yùn)動；并且噴頭噴出的材料不是油墨或打印機(jī)用的粉末，而是一種特殊的粘結(jié)劑或者熔融狀態(tài)下的塑料、金屬。 1它通過對電腦中三維軟件的識別，進(jìn)行 是三角網(wǎng)格格式）轉(zhuǎn)換，再結(jié)合切層軟件確定擺放方位和切層路徑，并進(jìn)行切層工作和相關(guān)支撐材料的構(gòu)造。最后使用噴頭將固態(tài)的線型成型材料加熱成半熔融狀態(tài)之后擠出來（采用粘結(jié)劑的就直接擠出），和支撐材料自下而上，一次一層的構(gòu)鑄成最終實(shí)體。簡單點(diǎn)說，可以理解為軟件把物體分成若干 個(gè)橫截面，而三維打印機(jī)將這些橫截面一次一層的沉淀、堆積。整個(gè)過程就像是普通的二維打印機(jī)再加個(gè) Z 軸，一層疊一層地打印，最終形成我們所需的實(shí)體。 從它整個(gè)成像的過程來看，我們知道三維打印機(jī)至少要由軟件控制系統(tǒng)、成型材料、支撐材料、成型材料匣、支撐材料匣、噴頭、加熱模組、成型空間等幾大部份構(gòu)成。其中成型材料和支撐材料就相當(dāng)于我們普通打印機(jī)的耗材，也有的機(jī)型不需要支撐材料，大大降低了用戶的后期使用成本，如美國 Z 司的 用前景 3 維打印機(jī)除了能夠在制造業(yè)中生成各種模型外，由于它的占地空間和環(huán)保理念都逐步適應(yīng)了現(xiàn)代商務(wù)區(qū)的要求，也開始應(yīng)用于教育、建筑、設(shè)計(jì)等多個(gè)行業(yè)，尤其是工業(yè)設(shè)計(jì)，數(shù)碼產(chǎn)品開模等，可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成一個(gè)模具的打印，節(jié)約了很多產(chǎn)品到市場的開發(fā)時(shí)間。 3D 打印機(jī)可以使用各種原料打印三維模型。使用三維鋪助設(shè)計(jì)軟件，工程師設(shè)計(jì)出一個(gè)模型或原型之后，無論設(shè)計(jì)的是一所房子還是人工心臟瓣膜，之后通過相關(guān)公司生產(chǎn)的3印的原料可以是有機(jī)或者無機(jī)的的材料，例如橡膠、塑料、甚至是人體器官，不同的打印機(jī)廠商所提供的打印 材質(zhì)不同。 美國 噪音，無有害氣體。在各個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，使用三維打印機(jī)能夠輕松將電腦中的效果模型轉(zhuǎn)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 變?yōu)閷?shí)物，更直觀的表達(dá)出設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念，便于交流和演示，同時(shí)切身體會該設(shè)計(jì)模型的手感，這是僅僅依靠計(jì)算機(jī)中 維圖像展示所不能做到的。此外，我們可以將龐大的模型，分解成各個(gè)小型“零件”，成型之后再拼湊粘合，如房地產(chǎn)中的小區(qū)沙盤。 現(xiàn)在比較出名的是 列三維打印機(jī)。就拿 10 來說，該設(shè)備是由 美國 Z 司研制的，屬于快速成型設(shè)備，與市場上的同類產(chǎn)品相比，該設(shè)備的手板成型設(shè)計(jì)比其他設(shè)備快幾十到百倍，手板可以一次成型，包括顏色，使用耗材便宜，整個(gè)過程全自動化進(jìn)行；超靜，無毒氣，無氣味，是非常適合 圖 110 三維打印機(jī) 在辦公室環(huán)境中使用的快速成型機(jī)；操作簡單，無需人員配備；任意復(fù)雜外形及內(nèi)腔均無限制；打印的軸承可以轉(zhuǎn)動，打印的杯子可以直接盛水。并且打印后的產(chǎn)品可以再加工。這個(gè)技術(shù)是源于打印機(jī)的原理而產(chǎn)生的。由噴頭噴出膠水在粉末上面固化而成的，一層層的加 高，從而形成立體的。 3D 體打印機(jī)適用電器、玩具、電子產(chǎn)品、模具、鞋業(yè)、教育、醫(yī)療、汽車、建筑、包裝等行業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，設(shè)計(jì)一驗(yàn)證，經(jīng)后處理工藝的手板可直接用以市場反饋，開辦展覽等。 Z 鑄手板技術(shù)，是本機(jī)的高級功能，14 小時(shí)制成金屬手板。直鑄法：在本機(jī)打印機(jī)上直接打印模腔、模蕊， 然后用夾具夾緊，直接澆鑄成型；另有翻砂模法、燃燒法。 在的問題 雖然三維打印很方便，也很節(jié)約材料。 如果要將三維打印機(jī)像電腦一樣應(yīng)用到我們普通消費(fèi)都的生活中，還存在一些具體的 問題： 1、打印速度問題 早期的三維打印機(jī)形成一套模具得花兩三天的時(shí)間，隨著打印技術(shù)的提高和成型材料的改進(jìn)，一般都用每分鐘打 印多少層來計(jì)算其工作速度， 像 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 分鐘都可以達(dá)到兩三層的速度，形成一套模具只需幾個(gè)小時(shí)。但這種速度也只適用于為了提高工作效率和質(zhì)量的相關(guān)企業(yè)，暫時(shí)無法被家庭用戶所接受。 2、購買成本問題 目前不同三維打印機(jī)的報(bào)價(jià)相差很大，但依舊在幾萬到幾十萬人民幣 內(nèi) ，這個(gè)數(shù)字對家庭用戶來說，不如去 買套房子。 不過如今市面上已經(jīng)涌現(xiàn)出許多開源打印機(jī)，比如 中 印機(jī)是 3就是現(xiàn)在很多開源打印機(jī)都是在它的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。這些開源打印機(jī)價(jià)格就比較低點(diǎn)。寸，其價(jià)格才 599美元。 圖 1源三維打印機(jī) 它的價(jià)格雖然不高，但是成型精度也不高，而且外形也比較簡陋，跟專業(yè)級別的 三維打印機(jī)還是有些差距。 相對來講， 列的 最大可打印尺寸為 寸，分辨率為 100微米。但其價(jià)格為 2800美元。這款三維打印機(jī)型在開源打印機(jī)中已經(jīng)算是比較頂尖的了，其價(jià)格有些偏高可是可以理解的。 如果你想打印出高精度及良好外觀的物件，上面介紹的開源打印機(jī)不是你的首選。你需要的是專業(yè)級別的三維打印機(jī)，比如 些價(jià)格就比較昂貴，這些打印機(jī)設(shè)備比較齊全，而且功能也相對較多，人 機(jī)交互界面做得比較好，操作也挺方便，安全性較高。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 圖 1x 三維打印機(jī) 如果你想打印出高精度及良好外觀的物件，上面介紹的開源打印機(jī)不是你的首選。你需要的是專業(yè)級別的三維打印機(jī)，比如 些價(jià)格就比較昂貴，這些打印機(jī)設(shè)備比較齊全，而且功能也相對較多，人機(jī)交互界面做得比較好，操作也挺方便，安全性較高。 相關(guān)研究人員表示： “ 隨著技術(shù)的成熟和應(yīng)用的擴(kuò)展， 專業(yè)級別 三維打印機(jī)的價(jià)格有望跌到幾百英鎊。 ” 換句話說，在不久的將來，我們可以花幾千元 人民幣來買一臺 功能齊全而且精度又高的 三維打印機(jī)，相比如今 已經(jīng)很普遍 的照片級噴墨打印機(jī)來說，這個(gè)價(jià)格已經(jīng)不是很高了， 我們還 是可以接受的。 3、成型材料問題 如今人們提倡綠色環(huán)保， 三維打印機(jī)的 許多 成型材料是采用化學(xué)聚合物 ，比如 在這里，我們不僅僅是擔(dān)心它的后期使用成本問題。因?yàn)槿绻屗谌胛覀兊募彝ド?，那么這種材料是否安全將是一個(gè)很重要的參考因素。比如我們想通過三維打印機(jī)制作一個(gè)個(gè)性化的杯子，但由于成型材料 有毒性而 不可食用 等不利因素，使這個(gè)杯子只可遠(yuǎn)觀而不可褻玩焉，那就失去了它的意義 。 聯(lián)機(jī)械手綜述 聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 并聯(lián)機(jī)構(gòu) （ 是一種閉環(huán)機(jī)構(gòu) ,其動平臺或稱末端執(zhí)行器通過至少 2 個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動鏈與機(jī)架相聯(lián)接。最早出現(xiàn)在 1965 年，德國 明了六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并作為飛行模擬器用于訓(xùn)練飛行員。 1978 年澳大利亞著名機(jī)構(gòu)學(xué)教授 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的必備的要素如下 :末端執(zhí)行器必須具有運(yùn)動買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 自由度 ;這種末端執(zhí)行器通過幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的運(yùn)動鏈或分支與機(jī)架相聯(lián)接 ;每個(gè)分支或運(yùn)動鏈由惟一的移動副或轉(zhuǎn)動副驅(qū)動。 與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的零部件數(shù)目較串聯(lián)構(gòu)造平臺大幅減少，主要由滾珠絲杠、伸縮桿件、滑塊構(gòu)件、虎克鉸、球鉸、伺服電機(jī)等通用組件組成。這些通用組件可由專門廠家生產(chǎn)，因而其制造和庫存?zhèn)浼杀颈认嗤δ艿膫鹘y(tǒng)機(jī)構(gòu)低得多，容易組裝和模塊化。 除了在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中更是有串聯(lián)機(jī)構(gòu)不可比擬的優(yōu)勢。其主要優(yōu)點(diǎn)如下： （ 1）剛度質(zhì)量比大。因采用并聯(lián)閉環(huán)桿系 ,桿系理論上只承受拉、壓載荷 ,是典型的二力桿 ,并且多桿受力，使得傳動機(jī)構(gòu)具有很高的承載強(qiáng)度。 （ 2）動態(tài)性能優(yōu)越。運(yùn)動部件質(zhì)量輕，慣性低 ,可有效 改善伺服控制器的動態(tài)性能 ,使動平臺獲得很高的進(jìn)給速度與加速度 ,適于高速數(shù)控作業(yè)。 （ 3）運(yùn)動精度高。這是與傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比而言的 ,傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)構(gòu)的加工誤差是各個(gè)關(guān)節(jié)的誤差積累 ,而并聯(lián)機(jī)構(gòu)各個(gè)關(guān)節(jié)的誤差可以相互抵消、相互彌補(bǔ)，因此，并聯(lián)機(jī)構(gòu)是未來機(jī)床的發(fā)展方向。 （ 4）多功能靈活性強(qiáng)?？蓸?gòu)成形式多樣的布局和自由度組合 ,在動平臺上安裝刀具進(jìn)行多坐標(biāo)銑、磨、鉆、特種曲面加工等，也可安裝夾具進(jìn)行復(fù)雜的空間裝配，適應(yīng)性強(qiáng)，是柔性化的理想機(jī)構(gòu)。 （ 5）使用壽命長。由于受力結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)動部件磨損小，且沒有導(dǎo)軌，不存在鐵屑或冷卻液進(jìn)入導(dǎo)軌內(nèi)部而導(dǎo)致其劃傷、磨損或銹蝕現(xiàn)象。 （ 6）在位置求解上，串聯(lián)機(jī)構(gòu)正解容易，但反解十分困難，而并聯(lián)機(jī)構(gòu)正解困難反解卻非常容易。由于機(jī)器人在線實(shí)時(shí)計(jì)算是要計(jì)算反解的，這對串聯(lián)式十分不利，而并聯(lián)式容易實(shí)現(xiàn)。 并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為一種新型機(jī)構(gòu)，也有其自身的不足，由于結(jié)構(gòu)的原因，它的運(yùn)動 空間較小，而串并聯(lián)機(jī)構(gòu)則彌補(bǔ)了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的不足，它既有質(zhì)量輕，剛度大，精度高的特點(diǎn)，又增大了機(jī)構(gòu)的工作空間，因此具有很好的應(yīng)用前景，尤其是少自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)，適應(yīng)能力強(qiáng)，且易于控制，是當(dāng)前應(yīng)用研究中的一個(gè)新熱點(diǎn)。 聯(lián)機(jī) 構(gòu)的分類 從運(yùn)動形式來看，并聯(lián)機(jī)構(gòu)可分為平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)；細(xì)分可分為平面移動機(jī)構(gòu)、平面移動轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、空間純移動機(jī)構(gòu)、空間純轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)和空間混合運(yùn)動機(jī)構(gòu) ,另可按并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)分類 2： （ 1） 2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。 2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如 53面 5桿機(jī)構(gòu)是最典型的 2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)一般具有 2 個(gè)移動運(yùn)動 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 圖 12自由度的球面 5圖 1面 2自由度的 器人 （ 2） 3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。 3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)各類較 多，形式較復(fù)雜，一般有以下形式：平面 3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如 3構(gòu)、 3構(gòu)，它們具有 2個(gè)移動和一個(gè)轉(zhuǎn)動；球面 3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如 3面機(jī)構(gòu)、 3面機(jī)構(gòu)， 3面機(jī)構(gòu)所有運(yùn)動副的軸線匯交空間一點(diǎn)，這點(diǎn)稱為機(jī)構(gòu)的中心，而 3球面機(jī)構(gòu)則以 構(gòu)上的所有點(diǎn)的運(yùn)動都是繞該點(diǎn)的轉(zhuǎn)動運(yùn)動； 3 維純移動機(jī)構(gòu)，如 聯(lián)機(jī)構(gòu)和 構(gòu)，該類機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)正反解都很簡單，是一種應(yīng)用很廣泛的 3維移動空 間機(jī)構(gòu)；空間 3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如典型的 3構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)屬于欠秩機(jī)構(gòu)，在工作空間內(nèi)不同的點(diǎn)其運(yùn)動形式不同是其最顯著的特點(diǎn)，由于這種特殊的運(yùn)動特性，阻礙了該類機(jī)構(gòu)在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用；還有一類是增加輔助桿件和運(yùn)動副的空間機(jī)構(gòu)，如德國漢諾威大學(xué)研制的并聯(lián)機(jī)床采用的 3坐標(biāo)式3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由于輔助桿件和運(yùn)動副的制約，使得該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動平臺具有 1 個(gè)移動和 2 個(gè)轉(zhuǎn)動的運(yùn)動（也可以說是 3 個(gè)移動運(yùn)動） 2。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 圖 1圖 13動并聯(lián) 機(jī)構(gòu)圖 圖 1圖 1動并聯(lián)機(jī)構(gòu) 圖 13買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 圖 1面并聯(lián)機(jī)構(gòu) 圖 1（ 3） 4 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。 4 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)大多不是完全并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如 2構(gòu)，運(yùn)動平臺通過 3個(gè)支鏈與定平臺相連，有 2個(gè)運(yùn)動鏈?zhǔn)窍嗤?，各具?1個(gè)虎克鉸U ， 1個(gè)移動副 P ，其中 P 和 1個(gè) 此這種機(jī)構(gòu)不是完全并聯(lián)機(jī)構(gòu)。 （ 4） 5 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。現(xiàn)有的 5 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如韓國 5 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有雙層結(jié)構(gòu)（ 2個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)合）。 （ 5） 6 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。 6 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的一大類，是國內(nèi)外學(xué)者研究得最多的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用在飛行模擬器、 6 維力與力矩傳感器和并聯(lián)機(jī)床等領(lǐng)域。但這類機(jī)構(gòu)有很多關(guān)鍵性技術(shù)沒有或沒有完全得到解決，比如其運(yùn)動學(xué)正解、動力學(xué)模型的建立以及并聯(lián)機(jī)床的精度標(biāo)定等。從完全并聯(lián)的角度出發(fā)，這類機(jī)構(gòu)必須具有6 個(gè)運(yùn)動鏈。但現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，也有擁有 3 個(gè)運(yùn)動鏈的 6 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3 3機(jī)構(gòu)，還有在 3 個(gè)分支的每個(gè)分支上附加 1個(gè) 5桿機(jī)構(gòu)作這驅(qū)動機(jī)構(gòu)的 6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)等。 2 圖 16聯(lián)機(jī)構(gòu)圖 圖 13買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 圖 13聯(lián)機(jī)構(gòu) 圖 3聯(lián)機(jī)構(gòu) 圖 13聯(lián)機(jī)器人的應(yīng)用 并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于其本身特點(diǎn) ,一般多用在需要高剛度、高精度和高速度而無需很大空間的場合。主要應(yīng)用有以下幾個(gè)方 面： （ 1） 模擬運(yùn)動 飛 行員三維空間訓(xùn)練模擬器駕駛模擬器 ； 工程模擬器 ,如船用搖擺臺等 ； 檢測產(chǎn)品在模擬的反復(fù)沖擊、振動下的運(yùn)行可靠性 ； 娛樂運(yùn)動模擬臺。 (2)對接動作 宇宙飛船的空間對接； 汽車裝配線上的車輪安裝 ； 醫(yī)院中的假肢接骨。 (3)承載運(yùn)動 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 大扭矩螺栓緊固 ； 短距離重物搬運(yùn)。 （ 4）金屬切削加工 。 可應(yīng)用于各類銑床、磨床鉆床或點(diǎn)焊機(jī)、切割機(jī)。 圖 1音 737行模擬器 圖 1聯(lián)機(jī)床 圖 1聯(lián)機(jī)床 圖 1聯(lián)機(jī)床 圖 1工大并聯(lián)機(jī)床 （ 5）可用于測量機(jī)，也可 用來作為其它機(jī)構(gòu)的誤差補(bǔ)償器。 （ 6）微動機(jī)構(gòu)或微型機(jī)構(gòu)并聯(lián)平臺的應(yīng)用領(lǐng)域正在被科研工作者不斷拓寬。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 （ 7）并聯(lián)機(jī)構(gòu)還可用作機(jī)器人的關(guān)節(jié)，爬行機(jī)構(gòu)，食品、醫(yī)藥包裝和移載機(jī)械手等。 展展望 并聯(lián)機(jī)器人雖然經(jīng)過了幾十年的研究， 但 在理論上比較成熟，但 很 多 都 是 用 在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室 中 ，真正投入到生產(chǎn)實(shí)踐中的并聯(lián)機(jī)器人 不多 。近年來，先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展對并聯(lián)機(jī)器人的研究和發(fā)展起著積極的促進(jìn)作用。隨著先進(jìn)制造技 術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已從當(dāng)初的柔性上下料裝置，正在成為高度柔性 、 高效率和可重組的裝配、制造和加工系統(tǒng)中的生產(chǎn)設(shè)備。要從組成敏捷生產(chǎn)系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，來研究并聯(lián)機(jī)器人的進(jìn)一步發(fā)展。面向先進(jìn)制造環(huán)境的機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)和機(jī)器人加工系統(tǒng)中，不僅有多機(jī)器人的集成，還有機(jī)器人與生產(chǎn)線、周邊設(shè)備、生產(chǎn)管理以及人的集成。要想使并聯(lián)機(jī)器人充分發(fā)揮其優(yōu)勢性，適應(yīng)于市場的需求 ,就需要對 并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。并聯(lián)機(jī)器人的模塊化設(shè)計(jì)正是符合敏捷制造提出的策略，敏捷制造的基本思想是企業(yè)能迅速將其組織和裝備重組，快速響應(yīng)市場變化，生產(chǎn)出滿足用戶需求的個(gè)性化產(chǎn)品。并聯(lián)機(jī)器人的模塊化設(shè)計(jì)為并聯(lián)機(jī)器人迅速走向市場奠定了良好的基礎(chǔ)。 題背景及設(shè)計(jì)目的 三維打印雖然說是快速成型，但是實(shí)際上也不算快速。就拿有名的三維彩色打印機(jī)50來說，它的 最小細(xì)節(jié)尺寸 是 寸（ 米） ， 層厚 是 寸 ( 米 )， 垂直構(gòu)建速 度 為 寸 /小時(shí) (28 毫米 /小時(shí) )。說到底，還是不夠快速。雖然它的精度很高了，但是速度卻很慢。內(nèi)置的處理器運(yùn)算能力、打印精度、運(yùn)動機(jī)構(gòu)、成型原理等都決定了打印速度。其中運(yùn)動機(jī)構(gòu)不僅決定了打印速度，而且還影響打印精度。常見的三維打印機(jī)和傳統(tǒng)打印機(jī)一樣，只不過是多加了一個(gè) 以看作是直角坐標(biāo)系機(jī)器人。而直角坐標(biāo)系機(jī)器人是屬于串聯(lián)機(jī)器人一類的。然后既然有串聯(lián)機(jī)器人，就有并聯(lián)機(jī)器人。 并聯(lián)機(jī)器人和傳統(tǒng)工業(yè)用串聯(lián)機(jī)器人在 哲學(xué) 上呈對立統(tǒng)一的關(guān)系 ，和串聯(lián)機(jī)器人相比較，并聯(lián)機(jī)器 人具有 以下特點(diǎn)： （ 1）無累積 誤差 ， 精度 較高； （ 2）驅(qū)動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，這樣運(yùn)動部分重量輕，速度高，動態(tài)響應(yīng)好； （ 3）結(jié)構(gòu)緊湊， 剛度高，承載能力大； （ 4）完全對稱的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有較好的各向同性； （ 5）工作空間較?。?（ 6）在位置求解上，串聯(lián)機(jī)構(gòu)正解容易，但反解十分困難，而并聯(lián)機(jī)構(gòu)正解困難反解卻非常容易。 根據(jù)這些特點(diǎn)，并聯(lián)機(jī)器人在需要高剛度、高精度或者大載荷而無須很大工作空間的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。如果把并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)用到三維打印上，那將會提高成型買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 速度和精度。 本次設(shè)計(jì)的目的就是要把工業(yè)用的并聯(lián)機(jī)械手搬到普通家庭的桌面上，讓其實(shí)現(xiàn)三維打印，讓我們不需要花很高的成本去買專業(yè)級別的三維打印機(jī)，即使專業(yè)級別的精度很高。我們有時(shí)候想制作出一 些模型來觀察和試驗(yàn)，不需要很高的精度，只是需要速度。我們使用并聯(lián)機(jī)械手來三維打印，能保證一定的精度和速度。如果能制作出這樣的三維打印機(jī)，很多工程師都可以將自己的設(shè)計(jì)“打印”出來。 題背景及設(shè)計(jì)目的 （ 1）通過對三維打印機(jī)和并聯(lián)機(jī)械手的學(xué)習(xí)和研究編寫開題報(bào)告； （ 2）結(jié)合三維打印機(jī)的實(shí)際情況對其并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析并計(jì)算相關(guān)參數(shù)； （ 3）使用 模，并繪制工程圖； （ 4）使用 真系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動仿真； （ 5）翻譯一篇與論文相關(guān)的外文資料。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 第二 章 機(jī) 械手的設(shè)計(jì) 計(jì)前分析 三維打印是由下而上層疊打印，所以打印機(jī)構(gòu)在空間上只需要三個(gè)平動自由度。所以可使用有三個(gè)平動自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)三維打印。同時(shí)，要考慮到打印速度、定位精度、承載能力、工作空間等方面。通過查找相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn) 1985年提出的，由于其基座平臺和運(yùn)動平臺都呈三角形形狀而得名。當(dāng)初設(shè)計(jì) 想得到一種小型化的機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對輕小物件的快速抓取和放置，能完成每秒兩次以上的循環(huán)動作。由于 人的這個(gè)特點(diǎn)，它常用于小元件的裝配插接作業(yè)。而且它機(jī)構(gòu)相對比較簡單，可實(shí)現(xiàn)空間上的三個(gè)平動自由度，它還有能承受大載荷、機(jī)構(gòu)剛性好，定位精度高等特點(diǎn)，所以適合快速堆垛及搬運(yùn)等操作。 3 圖 2如今 制方法也比較簡便，在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用，所以 我選擇采用 器人結(jié)構(gòu)分析 型，主要是連接副有些改變 。下面只介紹其中一種 (如圖 2下面這種 由三 組擺動桿機(jī)構(gòu)連接固定平臺和運(yùn)動平臺的空間機(jī)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 圖 2器人組成 由圖可以看出，固定平臺的三條邊通過三條完全相同 的運(yùn)動鏈分別連接到運(yùn)動平臺的三個(gè)邊上。每條運(yùn)動鏈中有一個(gè)由四個(gè)球鉸與桿件組成的平行四邊形閉環(huán)，此閉環(huán)與驅(qū)動桿件（主動臂）相連，驅(qū)動桿件與固定平臺之間通過轉(zhuǎn)動副連接。三組平行四邊形機(jī)構(gòu)的應(yīng)用使動平臺和固定平臺始終保持平行，消除了運(yùn)動平臺的轉(zhuǎn)動自由度，從而保留了空間的三個(gè)平動自由度（在本次設(shè)計(jì)中我采用桿端 關(guān)節(jié) 軸承來代替球鉸，其原理也是一樣的）。同時(shí)，利用空間機(jī)構(gòu)自由度計(jì) 算公式也可以計(jì)算出該機(jī)構(gòu)的自由度 。 4 圖 2用桿端軸承的平行四邊形閉環(huán) 一般情況下，由空間機(jī)構(gòu)自由度 116 ( 1 )n g f （ 2 其中 ： n 構(gòu)件數(shù) g 機(jī)構(gòu)運(yùn)動副數(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 11 所有運(yùn)動副自由度數(shù)和 分析該機(jī)構(gòu)，容易知道該機(jī)構(gòu)具有局部冗余自由度， 即 球鉸 之間的連桿可以繞自身的軸轉(zhuǎn)動，計(jì)算自由度時(shí)對應(yīng)將四個(gè)球鉸中的兩個(gè)按虎克鉸考慮，以便消除局部自由度的影響，根據(jù)式 （ 2就可以求出該機(jī)構(gòu)的自由度數(shù) ,此機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目 (包括固定平臺 )n=11,運(yùn)動副數(shù) g=15,所以 F=6（ 113x6+。 因此 ,即運(yùn)動平臺在機(jī)器人工作空間內(nèi)沿 X、 Y、 也就是可以用到三維打印機(jī)上。 平臺位置反解 標(biāo)系建立 為了方便求解三自由度平臺的空間位置關(guān)系 ,研究平臺的運(yùn)動規(guī)律 ,首先將機(jī)構(gòu)稍加改造 ,將三組平行四邊形閉環(huán)上下兩邊中點(diǎn)之間加入三根虛擬連桿 ,如圖 2 考慮到運(yùn)動平臺只有平動沒有轉(zhuǎn)動 ,相對于固定平臺姿態(tài)固定 ,機(jī)構(gòu)中所有分支中的平行四邊形框架始終為平面四邊形 ,而不會扭曲為空間四邊形 。 在此條件下 ,平行四邊形 左右兩邊的運(yùn)動與上下兩邊中點(diǎn)連線的運(yùn)動完全相同 。 因此 ,在進(jìn)行運(yùn)動分析時(shí) ,將機(jī)