自由度并联机构的平行机设计.doc文档32页推荐下载

有的为了防止液体流入内筒，在内筒上部焊有细管，这样可以充分利用内筒空间，减小平衡机体积。

平衡机外筒上的注气器，不应被其它机构遮蔽，并应保证在任何状态时注气孔均在液面之下。

对平衡机的要求对平衡机的主要要求是平衡性要好。

要考虑平衡承载力矩。

由此，平衡机被提出，用来平衡起落部分的重量对耳轴产生的重力矩。

这在传统的火箭发射装置上比较易于实现，但在新提出的并联机器人中，为了避免上平台越过其极限位置和连杆在伸缩时承受到太大的重力矩。

需要在上下平台间设计个平衡机，在上下平台间提供个推力或拉力，从而提供对连杆的平衡力矩，用以平衡伸缩时对连杆的重力矩，这就需要重新考虑其平衡机的设计了。

力推力或拉力，此力对铰接点之矩称为平衡力矩，它与俯仰部分的重力矩大小相近，方向相反，以此来减小驱动连杆的电机产生的力，同时消除撞击现象。

平衡伸缩时对连杆的重力矩，这就需要重新考虑其平衡机的设计了。

需要在上下平台间设计个平衡机，在上下平台间提供个推力或拉力，从而提供对连杆的平衡力矩，用以部分内容简介向机和回转机的时候需要考虑平衡承载力矩。

由此，平衡机被提出，用来平衡起落部分的重量对耳轴产生的重力矩。

这在传统的火箭发射装置上比较易于实现，但在新提出的并联机器人中，为了避免上平台越过其极限位置和连杆在伸缩时承受到太大的重力矩。

需要在上下平台间设计个平衡机，在上下平台间提供个推力或拉力，从而提供对连杆的平衡力矩，用以平衡伸缩时对连杆的重力矩，这就需要重新考虑其平衡机的设计了。

平衡机的作用就是对起落部分提供个力推力或拉力，此力对铰接点之矩称为平衡力矩，它与俯仰部分的重力矩大小相近，方向相反，以此来减小驱动连杆的电机产生的力，同时消除撞击现象。

对平衡机的要求对平衡机的主要要求是平衡性要好。

由于重力矩是随俯仰角的大小而变化的，所以平衡机提供的平衡力矩也应作相应的变化。

这样才能使平衡机的平衡性能好，保证仰角时轻便，俯角时平稳。

此外，对平衡机的要求还有结构要简单，重量要轻，工作可靠，拆装方便，制造容易等。

平衡机的分类平衡机按平衡力的方向来分，可以分为推式和拉式两种。

对于推式平衡机，平衡机对俯仰部分的推力作用在铰接点的前方。

对于拉式平衡机，当其拉力作用在铰接点前方时称为上拉式，当其拉力作用在铰接点后方时称为下拉式。

推式平衡机结构简单，布置容易，但配置位置较暴露，易受损伤，般用在最大仰角小于的装置上。

下拉式平衡机配置较隐蔽，结构紧凑，但不易布置，般用于仰角大于的装置上。

平衡机按弹性元件种类分，有弹簧式和气压式。

弹簧式平衡机又分为圆柱螺旋弹簧式和扭力式。

螺旋弹簧按其截面不同又有圆截面和矩形截面两种。

扭力式又扭筒扭杆式和叠板扭杆式之分。

气压式平衡机是利用气体来作为弹性元件的，平衡机内充有数十个气压的空气或氮气，用液体密封，其液量须保证在任何俯仰角时液体都能盖住紧塞具。

有的为了防止液体流入内筒，在内筒上部焊有细管，这样可以充分利用内筒空间，减小平衡机体积。

平衡机外筒上的注气器，不应被其它机构遮蔽，并应保证在任何状态时注气孔均在液面之下。

气压式平衡机与弹簧式平衡机相比，结构可以做得非常紧凑，体积小，重量轻，气压的调整也很简单。

为了防止气体的泄漏，通常是利用液体来密封，而液体又靠紧塞装置来密封。

所以紧塞装置的摩擦力的大小对平衡机影响较大，而且气压式平衡机对加工精度要求较高。

种特别的平衡机考虑到平衡机是安装到并联机器人上，所以合理的选择其最佳位置是极其重要的。

对其性能而言，平衡机起到的辅助作用十分大，但若安装不当，就不会产生理想的效果，相反，还会引起不必要的许多问题。

有种新型的并联机器人，它所采用的平衡装置别具格，安装位置非常独特如图。

图机构及其平衡机它采用交叉式立体平衡机，对并联机构的运动性能带来了很大的改善。

其中，它加强了机构的升降俯仰这两方向上自由度的运动，能准确快捷地提供机构所需的平衡力矩，但是在倾侧的时候，它不能和其他两方向上样提供合适的平衡力矩。

本课题将继续研究该种平衡机的具体设计方案。

第三章机电传动系统机电传动系统里，电动机与生产机械连成体，为了使系统运行合理，就要使电动机的机械特性与生产机械的机械特性尽量相配合。

特性配合好的个起码要求就是系统要能稳定运行。

机电传动系统的稳定运行包含两重含义是系统应能以定速度匀速运转，二是系统受种外部干扰如电压波动负载转矩波动等而使运行速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。

由分析可知，机电传动系统稳定运行的必要充分条件是电动机和生产机械的机械特性曲线和有交点即拖动系统的平衡点当转速大于平衡点所对应的转速时，﹤，即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有﹤而当转速小于平衡点所对应的转速时，﹥，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有﹥。

在机电传动系统中选择台合适的电动机是极为重要的，电动机的选择主要是容量的选择。

选择电动机容量应根据以下三项基本原则进行。

发热电动机在运行时，必须保证电动机的实际最高工作温度等于或略小于电动机绝缘的允许最高工作温度，即。

过载能力电动机在运行时，必须具有定的过载能力，特别是在短期工作时，由于电动机的热惯性很大，电动机在短期内承受高于额定功率若干倍的负载功率时仍可保证，故此时，决定电动机容量的主要因素不是发热而是电动机的过载能力。

即所选电动机的最大转矩对于异步电动机或最大允许电流对于直流电动机必须大于运行过程中可能出现的最大负载转矩和最大负载电流。

启动能力由于鼠笼式异步电动机的启动转矩般较小，所以，为使电动机能可靠启动，必须保证﹤，式中。

制动能力电机的三大机械特性电动机有直流电动机和交流电动机两大类，但凡是在速度调节要求较高正反转和启制动频繁或多单元同步协调运转的生产机械上，仍广泛采用直流电动机拖动。

电动机的启动就是施电于电动机，使电动机转子转动起来，达到所要求的转速后正常运转。

限制直流电动机的启动电流，般有两种方法是降﹥。

设计计算的步骤。

根据题中所给条件可确定如下首先根据弹簧的使用情况，按表选用合理地材料。

材料选好后，根据弹簧承受负荷的种类，确定为Ⅰ类Ⅱ类或Ⅲ类弹簧，在表中可以查出许用切应力值和切变模量值。

根据Ⅰ类Ⅱ类或Ⅲ类负荷弹簧和选定的可从公式中得到该弹簧的工作极限应力。

如题中已知值，可求出值代入公式后求出值并根据上述值起代入公式，求出值。

如题中已知值，可由公式中求出值。

可以设。

由公式热卷或公式冷卷中，以代入求出。

由公式移项后，求出值。

其他如有未知数时，可由有关公式来求出。

影响弹簧疲劳强度的因素屈服强度般来说，材料的屈服强度愈高，疲劳强度也愈高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。

表面状态最大应力多发生在弹簧材料的表层，所以，弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。

弹簧材料在轧制拉拔和卷制过程中造成的裂纹疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。

材料表面光洁度愈高，应力集中愈小，疲劳强度也愈高。

尺寸效应材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。

冶金缺陷冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物气泡元素的偏析等等。

存在于表面的夹杂物时应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。

采用真空冶炼真空浇注等措施，可以大大提高钢材的冶金质量。

腐蚀介质弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。

腐蚀对弹簧疲劳强度的影响，不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关，而且与工作寿命有关。

在腐蚀条件下工作的弹簧，为了保证其疲劳强度，可采用抗腐蚀性能高的材料，如不锈钢非铁金属，或者表面加保护层，如镀金属法兰涂亮漆等。

实践表明镀镉可以大大提高弹簧的疲劳强度。

温度碳钢的疲劳强度，从室温到时下降，从到又上升，温度高于以后又下降，在高温时没有疲劳极限。

在高温条件下工作的弹簧，要考虑采用耐热钢。

在低于室温的条件下，钢的疲劳极限有所增加。

第六章平衡力的计算上平台加载，从中间位置上升，平衡机抵消的载荷。

假设平横状态下杆的长度为，上下平台圆盘的半径，与竖直方向的夹角为度，ˊ。

由几何关系知，为ˊ到地面的距离取，ˊ，所以所以上平台加载，从中间位置下降，平衡机抵消的载荷。

ˊˊˊˊˊˊ平衡机上平台处于中间位置加载，右端上仰，抵消的载荷。

因为，所以取代入上面两个式子得，为到底平面的距离，所以所以所以平衡机上平台处于中间位置加载，右端向上倾侧，抵消的载荷。

算法同上述第三种情况，计算得，，所以，又因为所以ˊ所以ˊ，又因为弹簧的选取由以上四种情况分析，决定选用硅锰弹簧钢硅锰，这种材料弹性好，回火稳定性好，易脱碳，用于制造受大载荷弹簧。

作为Ⅱ类载荷受作用次数在次范围内的变载荷，以及冲击载荷等，查知，这种材料的许用剪应力，许用弯曲应力，剪切弹性模数，拉伸弹性模数，推荐硬度，推荐使用温度。

计算弹簧钢丝直径旋转比，为了使弹簧本身较为稳定，不致颤动或过软，值不能太大但为避免卷绕时弹簧丝受到强烈弯曲，值又不应太小，通常取。

由表，取由此得，。

再由公式知，，。