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本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
論 文 題 目：大型設(shè)備動(dòng)力裝置與減速裝置對(duì)接平
臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué) 院：業(yè) 、 班 級(jí) ： 生 姓 指導(dǎo)
一、選題依據(jù)
1. 論文（設(shè)計(jì)）題目
大型設(shè)備動(dòng)力裝置與減速裝置對(duì)接平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2. 研究領(lǐng)域
機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化——工程設(shè)計(jì)
實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備動(dòng)力裝置與減速裝置的自動(dòng)機(jī)械對(duì)接， 在對(duì)接過程中保證對(duì)接的精度和效率。
3. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
理論意義： 隨著大型現(xiàn)代化機(jī)械裝備在社會(huì)上的廣泛應(yīng)用， 規(guī)格較大的動(dòng)力與減速部件的裝配工作的問題日益凸顯出來。由于裝配工作是一個(gè)頻度較高的工作， 人工操作效率低并且給人帶來了很大工作強(qiáng)度。所以要充分利用機(jī)械的優(yōu)越性， 可以大大的減少人的勞動(dòng)強(qiáng)度， 并且效率較高。鑒于對(duì)接條件的復(fù)雜性， 我們可以做出來多自由度的對(duì)接平臺(tái)， 以適應(yīng)對(duì)接多種條件， 在設(shè)計(jì)過程中， 使用絲杠等構(gòu)件可以提高平臺(tái)的精度， 再附加上反饋設(shè)備， 可以減少對(duì)接時(shí)間。適應(yīng)了社會(huì)對(duì)機(jī)械對(duì)接平臺(tái)的大趨勢(shì)， 為我國(guó)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
特別對(duì)于大型動(dòng)力與減速裝置的對(duì)接問題是裝配過程中一個(gè)難點(diǎn)， 由于對(duì)接處接口精度較高， 且對(duì)接的兩部件比較笨重， 調(diào)整過程往往采用人工手動(dòng)的方式調(diào)整， 且對(duì)接調(diào)整過程無(wú)實(shí)時(shí)反饋， 只能憑經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)， 耗時(shí)較長(zhǎng)。本課題旨在通過設(shè)計(jì)具有實(shí)時(shí)反饋功能的對(duì)接平臺(tái)， 達(dá)到提高對(duì)接精度與成功率， 節(jié)省調(diào)整時(shí)間的目的。
4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)在對(duì)接平臺(tái)有混聯(lián)六自由度精密裝校平臺(tái)， 六自由度精密裝校平臺(tái)在整個(gè)下裝裝校系統(tǒng)中具有核心地位， 其六自由度末 端執(zhí)行器的位姿調(diào)整速度及調(diào)整精度直接影響到 LRu 模塊精確、可靠以及高效率的裝校 。六自由度位姿調(diào)整涉及到平臺(tái)的輸入與輸出關(guān)系， 平臺(tái)的輸出即六自由度位姿調(diào)整是實(shí)現(xiàn) LRU 模塊裝校的前提 。平臺(tái)的輸入是伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其中六自由度平臺(tái)的末端執(zhí)行器在空間的位置變化與伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸入存在一定的數(shù)學(xué)映射關(guān)系， 簡(jiǎn)稱控制算法， 將這種控制算法以程序的形式輸入運(yùn)動(dòng)控制器，則通過運(yùn)動(dòng)控制器的控制即可實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)末端執(zhí)行器的可控調(diào)整。用運(yùn)動(dòng)學(xué)理論， 推導(dǎo)用于運(yùn)動(dòng)控制器控制的末端平臺(tái)位置逆解及正解、速度的正解與逆解， 構(gòu)建誤差模型并對(duì)末端平臺(tái)誤差作補(bǔ)償， 研究了傳感器反饋的閉環(huán)控制， 最終實(shí)現(xiàn)六自由度精密裝校平臺(tái)對(duì) LRU 模塊的可控精密自動(dòng)調(diào)整。
目前能對(duì)末端執(zhí)行器進(jìn)行六自由度位姿調(diào)整的主要是并聯(lián)六自由度運(yùn)動(dòng)臺(tái)， 簡(jiǎn)稱Stewan 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)， 在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)， 并聯(lián)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生以后， 并未引起時(shí)人們的足夠關(guān)注， 基于串聯(lián)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)機(jī)器人占據(jù)主導(dǎo)地位， 主要是由于并聯(lián)結(jié)構(gòu)計(jì)算量大， 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及動(dòng)力學(xué)難度大， 并且位置有時(shí)還存在奇異性。然而串聯(lián)機(jī)構(gòu)由于自身的缺點(diǎn)無(wú)法克服， 在工業(yè)應(yīng)用上有一定的局限性， 隨著對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)不斷加深、一些理論問題的解決及計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能增強(qiáng)， 并聯(lián)機(jī)器人較串聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)得到凸
顯， 因此并聯(lián)機(jī)構(gòu)大大彌補(bǔ)了串聯(lián)機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中存在的不足?；炻?lián)精密裝校平臺(tái)是一個(gè)較為復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)， 涉及到并聯(lián)機(jī)構(gòu)的各類知識(shí)， 是一個(gè)較為復(fù)雜的綜合性的工程， 涉及到空間機(jī)構(gòu)、調(diào)平技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、先進(jìn)制造和精度設(shè)計(jì)等多項(xiàng)領(lǐng)域。
對(duì)于現(xiàn)代飛機(jī)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配技術(shù)涉及面向柔性裝配的數(shù)字化產(chǎn)品定義、裝配 T 藝規(guī)劃與仿真優(yōu)化、數(shù)字化柔性定位、自動(dòng)控制、先進(jìn)測(cè)量檢測(cè)和計(jì)算機(jī)軟件等眾多先進(jìn)技術(shù)和裝備， 是機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉融合的高新技術(shù)。大部件對(duì)接柔性裝配： 裝配系統(tǒng)組成主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)部分、控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件等組成。大部件對(duì)接柔性裝配工裝的主要機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為 3 種形式：柱式結(jié)構(gòu)、塔式結(jié)構(gòu)和塔一柱混聯(lián)結(jié)構(gòu)。
自動(dòng)控制控制系統(tǒng)是飛機(jī)數(shù)字化裝配的大腦， 但是在飛機(jī)數(shù)字化裝配過程中， 與裝配相關(guān)的硬軟件系統(tǒng)眾多， 數(shù)據(jù)處理方式多樣， 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、制孑 L 數(shù)據(jù)、連接數(shù)據(jù)等之間存在大量的交互與協(xié)調(diào)， 而多系統(tǒng)集成控制技術(shù)便是實(shí)現(xiàn)交互與協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)。誤差分析與優(yōu)化控制關(guān)鍵特征的數(shù)字化傳遞過程誤差是不可避免的， 主要包括測(cè)量系統(tǒng)誤差、定位系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)誤差、零部件變形誤差和算法誤差等， 各因素之間是相互獨(dú)立的， 參照數(shù)據(jù)處理中的測(cè)量不確定度分析方法， 對(duì)上述誤差進(jìn)行分析與優(yōu)化控制。
大尺度產(chǎn)品數(shù)字化智能對(duì)接技術(shù)應(yīng)用綜合框架的基礎(chǔ)上，結(jié)合全局坐標(biāo)的位姿引導(dǎo)柔性裝配與六維力引導(dǎo)的柔順對(duì)接應(yīng)用模式。包括采用數(shù)字化測(cè)量系(激光跟蹤儀)、基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的調(diào)姿平臺(tái)、控制柜、力傳感器、集成控制平臺(tái)、固定平臺(tái)、裝配工裝。大部件自動(dòng)對(duì)接裝配技術(shù)已不單單是提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率的手段， 而是新一代軍機(jī)制造不町缺少的必備技術(shù)， 需要從產(chǎn)品定義開始人手， 建立數(shù)字化柔性裝配技術(shù)體系， 貫通產(chǎn)品、T 藝、丁裝、裝配和檢測(cè)全過程。結(jié)合某型機(jī)大部件對(duì)接的 T 程實(shí)際應(yīng)用， 對(duì)數(shù)字量協(xié)調(diào)的 T 藝設(shè)計(jì)、面向飛機(jī)裝配的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)、柔性 T 裝,需要從大量的工程實(shí)踐中總結(jié)梳理成功的經(jīng)驗(yàn)， 制定相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)， 完善技術(shù)體系。針對(duì)大部件自動(dòng)對(duì)接裝配技術(shù)進(jìn)行了探討分析， 實(shí)現(xiàn)了柔性工裝、數(shù)字化測(cè)量檢測(cè)設(shè)備的協(xié)同規(guī)劃與管理，下一步應(yīng)對(duì)建立數(shù)字化柔性裝配生產(chǎn)線相關(guān)技術(shù)展開深入研究．實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的整個(gè)裝配過程的柔性化、自動(dòng)化。
與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比， 并聯(lián)機(jī)構(gòu)在剛度、承載能力、結(jié)構(gòu)、慣量、位置誤差、力反饋控制及運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解等方面較串聯(lián)優(yōu)越； 但其自身也存在缺點(diǎn)， 如運(yùn)動(dòng)學(xué)正解復(fù)雜、工作空間小、力誤差積累等。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1. 重點(diǎn)解決的問題
對(duì)接的適應(yīng)性， 可以通過調(diào)整角度和位置自動(dòng)連接。
1） 裝配平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 橫向、縱向、高度方向調(diào)整結(jié)構(gòu)以及旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2） 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)選用計(jì)算： 導(dǎo)軌選用的相關(guān)計(jì)算
3） 關(guān)鍵部件強(qiáng)度及剛度校核： 橫向、縱向、升降滑臺(tái)以及旋轉(zhuǎn)臺(tái)等的校核
2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）
1） 文獻(xiàn)閱讀， 發(fā)展現(xiàn)狀及文獻(xiàn)綜述
2） 運(yùn)動(dòng)功能分解， 機(jī)構(gòu)選型， 確定總體方案
3） 根據(jù)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成總體結(jié)構(gòu)布局， 進(jìn)行機(jī)體受力分析與剛度分析
4） 完成各執(zhí)行機(jī)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)， 包括軸類， 箱體、基座等零部件的設(shè)計(jì)與校核
5） 進(jìn)行導(dǎo)軌選型與尺寸綜合設(shè)計(jì)
6） 進(jìn)行對(duì)接平臺(tái)的裝配圖和零件圖細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)
7） 進(jìn)行機(jī)構(gòu)精度分析
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
1） 最終可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大型重載連接件的對(duì)接
2） 確定基體的結(jié)構(gòu)， 導(dǎo)軌位置 電機(jī)位置 絲杠位置
3） 完成驅(qū)動(dòng)方案， 精準(zhǔn)對(duì)接位置
4） 對(duì)薄弱點(diǎn)進(jìn)行力的分析， 確保安全可靠
5） 確定各結(jié)構(gòu)的尺寸
6） 完成對(duì)接平臺(tái)的裝配圖和零件圖
7） 編寫設(shè)計(jì)說明書一份
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；設(shè)計(jì)參數(shù)：
1） 基座最大承重： 8t
2） 基座初始高度距離安裝臺(tái)表面為 300mm ， 可向上調(diào)整至 600mm， 且在運(yùn)動(dòng)過程中任意位置可閉鎖 。調(diào)整精度為±10mm 。
3） 用于支撐傳動(dòng)裝置的機(jī)構(gòu)和支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)相對(duì)高度可調(diào)， 調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)有標(biāo)尺指示 。調(diào)整范圍： ±100mm 調(diào)整精度±0.1mm
4） 用于支撐傳動(dòng)裝置的機(jī)構(gòu)和支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)相對(duì)縱向可調(diào)， 調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)有標(biāo)尺指示。調(diào)整范圍： 0mm～300mm 調(diào)整精度±0.1mm
5） 用于支撐傳動(dòng)裝置的機(jī)構(gòu)和支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)相對(duì)橫向可調(diào)， 調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)有標(biāo)尺指示。調(diào)整范圍： ±100mm 調(diào)整精度±0.1mm
6） 發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)傳動(dòng)裝置角度可調(diào) ， 調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)有標(biāo)尺指示。旋轉(zhuǎn)調(diào)整范圍： ±5°調(diào)整精度±0.1°
7） 基座外廓尺寸 ≤3m×2.5m
技術(shù)路線：
對(duì)接功能分析
機(jī)構(gòu)選型， 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
考 慮 運(yùn)動(dòng) 及 驅(qū)動(dòng) 方 式
執(zhí)行部分
底 基座
中間 連接部分
左 調(diào) 節(jié) z 向
右 調(diào)節(jié)x y 向及z 旋轉(zhuǎn)
結(jié)構(gòu)尺寸
不滿足
運(yùn)動(dòng)精度計(jì)算校核計(jì)算
滿足
畫零件圖 裝配圖
完善說明書
2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周： 熟悉題目， 明確任務(wù)， 查閱相關(guān)資料第 2 周： 對(duì)資料進(jìn)行分析總結(jié)
第 3 周： 擬定工作內(nèi)容與初步設(shè)計(jì)方案第 4 周： 撰寫開題報(bào)告， 進(jìn)行開題
第 5 周： 完成整體方案構(gòu)型設(shè)計(jì)第 6 周： 完成相關(guān)校核計(jì)算與修正
第 7 周： 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行高度相對(duì)調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第 8 周： 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行橫向與縱向相對(duì)調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第 9 周： 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)角度相對(duì)調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第 10 周： 進(jìn)行其它相關(guān)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 完成裝配圖， 進(jìn)行必要的校核計(jì)算第 11 周： 對(duì)主要零件進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)， 完成零件圖
第 12 周： 整理相關(guān)設(shè)計(jì)資料， 撰寫說明書第 13 周： 完成設(shè)計(jì)說明書初稿
第 14 周： 修改完善說明書， 完成英文資料翻譯第 15 周： 修改完善說明書
第 16 周： 做 PPT， 準(zhǔn)備答辯相關(guān)材料
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附： 文獻(xiàn)綜述或報(bào)告
文獻(xiàn)綜述
摘要： 對(duì)接平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)裝配部件對(duì)接的機(jī)械設(shè)備， 在實(shí)現(xiàn)對(duì)接功能時(shí)， 有一定的適應(yīng)性?？烧{(diào)整自己的位姿， 應(yīng)對(duì)不同情況下的對(duì)接。其結(jié)構(gòu)主要是， 基座， 導(dǎo)軌， 中間結(jié)合部分和執(zhí)行部件（對(duì)接平臺(tái)）。驅(qū)動(dòng)部分主要是伺服電機(jī)， 絲杠， 渦輪蝸桿等傳動(dòng)。控制方面可以通過光柵尺， 編碼器， PLC， 聯(lián)合作用保證對(duì)接的精度和自動(dòng)化。
關(guān)鍵詞： 對(duì)接平臺(tái)， 伺服電機(jī)， 滾動(dòng)絲杠， 導(dǎo)軌。
文獻(xiàn) 1 指出：現(xiàn)在比較廣為應(yīng)用的是六自由度精密裝校平臺(tái)，目前能對(duì)末端執(zhí)行器進(jìn)行六自由度位姿調(diào)整的主要是并聯(lián)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)， 簡(jiǎn)稱 Stewan 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。到目前為止， 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的樣機(jī)多種多樣， 包括多自由度的平面機(jī)構(gòu)， 不同自由度的空間機(jī)構(gòu)， 多種布置方式結(jié)構(gòu)， 少自由度結(jié)構(gòu)以及超多自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)。小型并聯(lián)機(jī)構(gòu)大多輕載， 輸入多采用“伺服電機(jī)+滾動(dòng)絲杠+導(dǎo)軌”等方式實(shí)現(xiàn)， 而大型重載并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸入則主要采用電液伺服液壓缸驅(qū)動(dòng)， 液壓伺服驅(qū)動(dòng)主要得益于其體積小、功率大、精度高、速度快等特點(diǎn)。該精密裝校平臺(tái)提出如下功能要求： ①一級(jí)提升功能。LRU 模塊在粗定位以后需要作一級(jí)提升。②調(diào)平功能。LRu 模塊粗定位完成以后， LRu 模塊需要作調(diào)平調(diào)節(jié)。使 LRu 模塊盡量保證與潔凈廂平行。③平面對(duì)接功能。LRu 模塊調(diào)平功能完成以后，需要與潔凈廂底端的卡槽自動(dòng)對(duì)接。為插入式安裝提供基礎(chǔ)性準(zhǔn)備。對(duì)于并聯(lián)機(jī)構(gòu)來說， 機(jī)械結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)誤差以及驅(qū)動(dòng)輸入誤差是位姿輸出誤差的主要因素。①調(diào)平機(jī)構(gòu)：幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差包括：上、下鉸點(diǎn)零件形位誤差， 如： 上、下鉸點(diǎn)分度圓的半徑誤差， 角度分度誤差和安裝平面的平面度誤差； 上、下鉸點(diǎn)裝配誤差， 如： 鉸的間隙、支撐腿安裝誤差等， 調(diào)平機(jī)構(gòu)存在超靜定問題， 為了使機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中有一定的柔性， 要求鉸點(diǎn)有一定的間隙， 所以間隙造成的誤差不可避免； 另外還有伺服電動(dòng)推缸的初始長(zhǎng)度誤差及運(yùn)動(dòng)過程中自身的定位誤等。②對(duì)接機(jī)構(gòu)。導(dǎo)軌自身在基準(zhǔn)平臺(tái)上的安裝偏差。
伺服電機(jī)可使控制速度， 位置精度非常準(zhǔn)確， 可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制， 并能快速反應(yīng)， 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中， 用作執(zhí)行元件， 且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性， 可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類， 其主要特點(diǎn)是， 當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象， 轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服系統(tǒng)（servomechanism）是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來定位， 基本上可以這樣理解， 伺服電機(jī)接收到 1 個(gè)脈沖， 就會(huì)旋轉(zhuǎn) 1 個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度， 從而實(shí)現(xiàn)位移， 因?yàn)椋?伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能， 所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度， 都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖， 這樣， 和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)， 或者叫閉環(huán)， 如此一來， 系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)， 同時(shí)又收了多少脈沖回來， 這樣， 就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)， 從而實(shí)現(xiàn)精確的定位， 可以達(dá)到 0.001mm 。直流伺服電機(jī)分為有刷和無(wú)刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大， 調(diào)速范圍寬， 控制容易， 需要維護(hù)， 但維護(hù)不方便（換碳刷）， 產(chǎn)生電磁干擾， 對(duì)環(huán)境有要求高。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。對(duì)于它的選用， 文獻(xiàn) 2 指出： 步進(jìn)電機(jī)的比較(1)控制精度更高； (2)低頻特性好， 即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象（3）具有較強(qiáng)的速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力，最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 2—3 倍； (4)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣．內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)， 控制性能更為可靠： 因此， 伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于對(duì)精度有較高要求的機(jī)械設(shè)備， 伺服電機(jī)選型的原則： 1 負(fù)載／電機(jī)慣量比正確沒定慣量比參數(shù)
是充分發(fā)揮機(jī)械及伺服系統(tǒng)最佳效能的前提， 伺服系統(tǒng)的默認(rèn)參數(shù)在 1～3 倍負(fù)載電機(jī)慣量比下，系統(tǒng)會(huì)達(dá)到晟佳工作狀態(tài)。2 轉(zhuǎn)速電機(jī)選擇首先應(yīng)依據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的快速行程速度來計(jì)算， 快速行程的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)嚴(yán)格控制在電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)， 并應(yīng)在接近電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的范圍使用， 以有效利用伺服電機(jī)的功率； 額定轉(zhuǎn)速、最大轉(zhuǎn)速、允許瞬間轉(zhuǎn)速之問的關(guān)系為： 允許瞬間轉(zhuǎn)速>最大轉(zhuǎn)速>額定轉(zhuǎn)速。3 轉(zhuǎn)矩伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩必須滿足實(shí)際需要， 但是不需要留有過多的余量， 因?yàn)橐话闱闆r下， 其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 3 倍。需要注意的是，連續(xù)工作的負(fù)載轉(zhuǎn)矩≤伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩， 機(jī)械系統(tǒng)所需要的最大轉(zhuǎn)矩<伺服電機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)力和對(duì)接平臺(tái)執(zhí)行部件要通過出動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)， 常用的有滾珠絲杠副和蝸輪蝸桿。
對(duì)于傳動(dòng)方面的問題， 文獻(xiàn) 3 指出： 宏微雙重驅(qū)動(dòng)精密工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)大行程、高精度的要求．其中宏動(dòng)部分由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來實(shí)現(xiàn)．滾珠絲杠傳動(dòng)是傳統(tǒng)的精密驅(qū)動(dòng)方式， 技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟， 成本低．但宏動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)中的一些非線性因素， 如滾珠絲杠螺母副間隙存在、彈性聯(lián)軸器的變形、導(dǎo)軌摩擦等， 對(duì)微運(yùn)動(dòng)特性的影響非常明顯， 制約了工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度和定位精度的進(jìn)一步提高， 因而研究滾珠絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)的微定位特性顯得尤為重要．宏動(dòng)部分系統(tǒng)主要有： 1)工作臺(tái)與光柵測(cè)量裝置組成的控制對(duì)象及位置測(cè)量系統(tǒng)； 2)基于 FPGA 的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)， 由電機(jī)控制模塊， 光柵計(jì)數(shù)模塊、與上位機(jī)通信的數(shù)據(jù)輸入／輸出接口等組成．
1 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)滾珠絲杠傳動(dòng)效率高。摩擦小， 在伺服控制系統(tǒng)中采用滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)， 不僅提高傳動(dòng)效率， 而且可以減小啟動(dòng)力矩、顫動(dòng)及滯后時(shí)間， 但傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度不高， 尤其細(xì)長(zhǎng)的滾珠絲杠更是剛度的薄弱環(huán)節(jié)．起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)能量的一部分要消耗在克服中間環(huán)節(jié)的彈性變形上， 彈性變形使系統(tǒng)的控制難度增加， 伺服性能下降。2 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)光柵檢測(cè)部分利用光柵的莫爾條紋測(cè)量位移， 需要2 塊光柵：指示光柵和標(biāo)尺光柵．指示光柵與運(yùn)動(dòng)件連在一起，并與運(yùn)動(dòng)件一起運(yùn)動(dòng)，
光源發(fā)出的光線經(jīng)透鏡后成為平行光束，垂直投向標(biāo)尺光柵．而 2 塊光柵迭合時(shí)就形成了莫爾條紋．光柵測(cè)量實(shí)質(zhì)上就是讀取相應(yīng)的柵線數(shù)．
除了滾珠絲桿傳動(dòng)外， 還有其他傳動(dòng)方式， 例如渦輪蝸桿和齒輪傳動(dòng)。文獻(xiàn) 4 指出： 蝸輪蝸桿傳動(dòng)是一種桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)．是可廣泛替代已有擾性傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)．由桿輪和作為擾性曳引元件的桿共同構(gòu)成蝸輪的傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)動(dòng)力大， 而且在動(dòng)力傳遞中， 傳動(dòng)比在 8～100， 在分度機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)比可以達(dá)到 1 000．所以動(dòng)力較大， 應(yīng)用性比較廣泛， 傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低； 結(jié)構(gòu)緊湊； 在一定條件下可以實(shí)現(xiàn)自鎖等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛使用。但蝸桿傳動(dòng)有效率低、發(fā)熱量大和磨損嚴(yán)重， 蝸輪齒圈部分經(jīng)常用減磨性能好的有色金屬(如青銅)制造， 成本高： 蝸輪傳動(dòng)是垂直軸傳動(dòng)， 圓柱齒輪為平行軸傳動(dòng)．傘齒輪傳動(dòng)兩軸可成 90 度或其他角度。
在實(shí)現(xiàn)對(duì)接平臺(tái)導(dǎo)向的機(jī)構(gòu)是導(dǎo)軌。在文獻(xiàn) 5 中，我們可以了解到深層次的導(dǎo)軌問題： 機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的作用是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件， 按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)， 其結(jié)合部包含了導(dǎo)軌與滑塊， 以及兩者相聯(lián)結(jié)的結(jié)合面．導(dǎo)軌結(jié)合部是數(shù)控機(jī)床整機(jī)系統(tǒng)中最重要的結(jié)合部之一， 其動(dòng)力學(xué)特性對(duì)整機(jī)動(dòng)力學(xué)性能有著顯著的影
響．影響數(shù)控機(jī)床結(jié)合部動(dòng)力學(xué)特性的因素眾多．以直線滾動(dòng)導(dǎo)軌為例， 主要包括結(jié)合部的尺寸與形狀、初始面壓、滾動(dòng)體的接觸形態(tài)、結(jié)合面之間的介質(zhì)狀態(tài)、結(jié)合部的材質(zhì)等。通常將導(dǎo)軌滑塊結(jié)合部簡(jiǎn)化成一個(gè)單自由度系統(tǒng)， 進(jìn)一步可通過識(shí)別滑塊在導(dǎo)軌上所表現(xiàn)出來的模態(tài)來獲得導(dǎo)軌結(jié)合面的接觸剛度忌、阻尼比 f、阻尼系數(shù) f 等．
在對(duì)接平臺(tái)的控制方面，我們可以以文獻(xiàn) 6 為參考，它講了一個(gè)機(jī)械手控制的例子： 從往復(fù)移動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖可知， 機(jī)械手的移動(dòng)， 是通過同步齒形帶， 帶動(dòng)移
動(dòng)平臺(tái)作往復(fù)移動(dòng)的， 齒形帶移動(dòng)的距離通過增量型編碼器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)， 此脈沖信號(hào)被ＰＬＣ的高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值與齒形帶移動(dòng)的距離存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系， 當(dāng)齒形帶移動(dòng)達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)， 通過高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就可以控制Ｐ ＬＣ輸出， ＰＬＣ的輸出控制電動(dòng)機(jī)停止工作， 從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的位置控制。利用編碼器與ＰＬＣ實(shí)現(xiàn)齒形帶移動(dòng)距離的控制原理。為了控制齒形帶的移動(dòng)距離， 必須知道編碼器的脈沖當(dāng)量， 即一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)齒形帶移動(dòng)的距離， 也就是控制齒形帶的移動(dòng)精度。
對(duì)接平臺(tái)主要部分也就是驅(qū)動(dòng)部分伺服電機(jī)， 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滾珠絲杠副和蝸輪蝸桿， 已經(jīng)執(zhí)行部件的移動(dòng)導(dǎo)軌。這些是一個(gè)對(duì)接平臺(tái)基本而有重要的東西。現(xiàn)在還有升華的部分， 如對(duì)接中平臺(tái)的反饋系統(tǒng)， 對(duì)接平臺(tái)的誤差分析已經(jīng)計(jì)算， 而對(duì)于自動(dòng)對(duì)接裝配技術(shù)更涉及面向柔性裝配的數(shù)字化產(chǎn)品定義、裝配 T 藝規(guī)劃與仿真優(yōu)化、數(shù)字化柔性定位、自動(dòng)控制、先進(jìn)測(cè)量檢測(cè)和計(jì)算機(jī)軟件等眾多先進(jìn)技術(shù)和裝備， 是機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉融合的高新技術(shù)。總之， 未來整個(gè)裝配過程的柔性化、自動(dòng)化會(huì)成為一個(gè)大趨勢(shì)。