FxMx力-位混合伺服两轴插补数控工作台的设计【毕业设计】.doc

1、本科毕业论文（20届）FX/MX力位混合伺服两轴插补数控工作台的设计所在学院专业班级机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月I摘要摘要数控机床是现代加工业中不可缺少的一部分，回顾数控工作台的研究历史，已经提出了大量的数控工作台设计研究的理论。通过了解目前研究的现状，研究力位混合控制的关系，介绍一种力位混合伺服的数控工作台的设计。在伺服两轴插补数控工作台的基础上，可以建立一个系统控制模型。并同时提出了一些控制研究的重要问题，如液压缸，电机，还有工作台位置伺服等。在广泛查阅了大量参考文献后，运用了一些基本的机械设计原理，成功的设计了力位混合伺服数控工作台，这种设计的方法是将所给的

2、任务空间划分成了两个正交的子空间，并且这两个子空间分别是力控制子空间和位置控制子空间，力控制的子空间中用力控制策略进行力控制，在位置控制的子空间利用位置控制策略进行位置控制。分别用液压缸成功的提供了力伺服，圆盘提供了力矩伺服，最终设计出了在X方向具有力伺服，并且在X方向也同时具有力矩伺服的数控工作台,可以简单的应用于实际生活的加工生产中，取得了令人满意的结果。关键词数控机床；子空间；力伺服；力矩伺服。IIFX/MXFORCEBITMIXEDINTERPOLATIONOFCNCTWOAXISSERVOTABLEDESIGNABSTRACTNCMACHINETOOLSISANINDISPENSAB

3、LEPARTOFMODERNINDUSTRY，RECALLEDTHEHISTORYOFNCWORKTABLE，ITHASMADEALOTOFRESEARCHONNCSTAGEDESIGNTHEORY。BYUNDERSTANDINGTHEPRESENTSITUATIONOFRESEARCH，ANDSTUDYINGTHERELATIONSHIPBETWEENFORCEHYBRIDCONTROL,PEOPLEDESCRIBEAHYBRIDSERVODESIGNOFCNCBED,INTHESERVOTWOAXISINTERPOLATIONNUMERICALCONTROLWORKTABLEFOUNDAT

4、ION,YOUCANSETUPACONTROLMODELANDATTHESAMETIMEWEMAKEANUMBEROFCONTROLLEDSTUDIESOFIMPORTANTISSUES,SUCHASHYDRAULICCYLINDERS,MOTORS,ONTOLOGYHASATABLEOFPOSITIONSERVOWHENPEOPLEHASWIDELYCONSULTEDTHEMASSIVEREFERENCE,ANDUTILIZEDSOMEBASICMACHINEDESIGNPRINCIPLE,SUCCESSFULLYDESIGNINGTHESTRENGTHPOSITIONMIXSERVONUM

5、ERICALCONTROLWORKTABLE,THISDESIGNMETHODISTHEDUTYSPACEWHICHGAVEDIVIDESTWOORTHOGONALSUBSPACES,ANDTHESETWOSUBSPACESRESPECTIVELYARETHESTRENGTHCONTROLSUBSPACEANDTHEPOSITIONCONTROLSUBSPACE,FORCECONTROLOFSPACEFORCECONTROLSTRATEGYFORPOWERCONTROL,POSITIONCONTROLOFSPATIALPOSITIONCONTROLFORPOSITIONCONTROL，USIN

6、GTHEHYDRAULICCYLINDERSUCCESSFULLYPROVIDESTHESTRENGTHSERVO,ANDTHEDISCHASPROVIDEDTHEMOMENTOFFORCESERVO,PEOPLEDESIGNTHERESULTINTHEXDIRECTIONFORCESERVOANDINTHEXDIRECTIONNCWITHTORQUESERVOWORKTABLE,BRINGINGTHESIMPLEAPPLICATIONINTHEPRACTICALLIFEATLAST，PEOPLEACHIEVETHESATISFACTORYRESULTSKEYWORDSNUMERICALCON

7、TROLNC；SUBSPACES；FORCESERVO；TORQUESERVOWORKTABLE。III目录摘要IABSTRACTII目录III1绪论111研究的背景与意义112力位混合控制数控工作台的研究现状213伺服系统32电机液压缸装置621步进电动机的选择622液压缸的选择823谐波减速器的选择103工作台设计原理1231设计原理12311在未知环境下基于模糊预测的力/位混合控制方法12312智能力/位并环控制12313选用的设计原理1332电机圆盘伺服系统14321齿轮的选择14322轴承的选择15323电机和轴的选择16324圆盘的选择164总结与展望18参考文献19致谢错误未定义

8、书签。附录错误未定义书签。11绪论11研究的背景与意义在现在阶段的社会发展下，传统的手工作坊已经远远的不能满足社会进步的发展，因此机械机床的出现有效的解决了以问题，数控机床不仅实现工业的现代话，同时也是一个国家工业水平的象征。我国入世的程度逐渐加深，而国外数控机床水平有普遍技术较高，应用更为普遍，在我国数控机床发展起步较晚，技术水平落后，因此对我国的机械生产有了一定的冲击，在此情况下我国对数控机床重视程度也要加深了。装备工业的现代化技术水平和程度决定着整个国民经济的发展水平和现代化程度,在工业现代化的装备中数控机床更是其中的重中之重，数控技术及其装备是进行生产加工高精密仪器或机器的必须工具,同

9、时也是当今最先进制造技术及装备核心的技术。数控技术在传统意义上是用数字信息对机械运动和工作过程中进行操作的技术,数控装备一般是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业中的渗透从而形成的机电一体化产品,其技术范围覆盖了很多领域。机电一体化包括系统技术、计算机信息处理技术、自动化控制技术、检测与传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术，它是一种技术密集型系统工程。自从1981年RAIBERT，CRAIG在MASON的基础上提出了力位混合控制伺服数控工作台的设计之后，即可以通过雅可比矩阵将在工作空间任意方向的力和位置分配到各个关节控制器上，由于这种方法计算复杂，在实际的生产设计中解决较

10、为复杂，后面的科学家又提出了很多的改进措施。最后把操被作空间的位置环用等效的关节位置环代替的方法由HZHANG等人提出，这种方法必须同时根据精确的环境约束方程来实现，并确定雅可比矩阵计算出其坐标系，要实时地用反映任务的要求来选择矩阵，来决定力和位置控方向。从而拉开了力位混合伺服数控工作台设计的序幕。FX/MX力位混合伺服两轴插补数控工作台的发展有了一段很长的历史，随着科技技术的进步，人们提出了很多的设想方案，并且步步走向成熟。在力位的控制打下了坚实的基础。我在充分了解了数控技术的发展的相关知识后，充分结合了二坐标数控工作台的工作原理，仔细分析了二坐标工作台的结构，查阅了相关力位混合伺服工作台的

11、在现代生活的发展和未来的发展方向，发现设计一种适用于X方向上有2力的伺服同时在X方向上也有力矩的伺服的数控工作台，我们假设在X轴的方向上首先具备有提供力的伺服在实际生活中我们可以拿一个简单的弹簧来代替，或者是一个单杆的液压缸来提供力，同时也必须提供一定的动力系统和减速系统，在导轨上按照预先设定的位移来就进行运动。要想在X方向上同时具备有力矩伺服，我查阅了相关的资料，发现如果要提供力矩，可以使用在实际生活中的圆盘，首先在有选好的电动机提供一定的功率，在由减速系统传递到相关导轨上，把圆盘固定在导轨上，可以提供相关的力矩伺服。这样我们运用了力位混合控制伺服数控工作台的技术，并且加以进一步的设计，初步

12、设计出了一款在在X方向具有力伺服、同时在X方向具有力矩伺服功能的数控工作台。一定程度上实现了力位混合伺服控制。虽然结构简单,但在实际应用中有着十分重要的研究意义和一定的应用意义,会给我们的生活带来方便。12力位混合控制数控工作台的研究现状在提出力位混合伺服两轴插补数控工作台的设计有了很长的历史之后，又随着不断技术的改进，已解决的问题不能满足社会的发展，科学家又提出了很多的设想改进方案，并且逐渐应用到生产中。其中在科学上具有代表性的有MASON，PAUL，RAIBERT，CRAIG和MILLS等人的研究。从以上的研究成果中可以看出力位混合控制的提出是有一个过程的。许多科学家认为力位混合控制的最佳

13、方案是以独立的形式同时控制力和位置。实践论证得到力自由空间和位置自由空间是2个互补正交子空间，因此在力自由空间上实现力的控制，而在正交方向上实现位置的控制。不变形的几何问题是在这种约束环境的情况下被当作考虑的，因而它被很多人称为约束运动控制。通过多次的设计与改进，我们有了比较成熟的设计方法，在FX/MX力位混合伺服两种插补数控工作台的设计中，可以尝试在X轴方向上同时实现力和力矩的同时控制，目前，力、位混合控制是最成功且接近实用的数控工作台柔顺的控制策略。这种策略是将任务空间划分成了两个正交的子空间，他分别是力控制子空间和位置控制子空间，在力控制空间实现力大小的控制，而在位置控制空间实现位移大小

14、的控制。同时力位混合控制的策略与传统的阻抗控制策相比又有很大的差异，首先传统意义上的阻抗控制是对力实现间接控制的方法，它的主要核心思想是把力误差信号变为位置环的位置调节量，即把人为的输入控制器的输入信号并且加到位置控制的输入端，通过位置的调整从而来实现力3的控制。力位混合控制方法的核心思想是分别用不同的控制方法对力和位置直接进行了控制，即首先通过选择矩阵确定当前接触点的位控和力控方向，然后应用力反馈信息相位置反馈信息分别在位置环和力环中进行闭环控制，最终在受限运动中实现力和位置的同时控制。13伺服系统伴随科学技术的发展，带动了数控技术的快速发展，伺服系统的要求和作用在工作台上越来越明显，如伺服

15、电动机的广泛应用。直流电动机有很多的缺陷，如果将其里外做相应的处理，即把电驱绕组装在转子定子为永磁部分，由转子轴上的编码器测出了磁极位置，形成了永磁电动机，同时随着矢量控制方法的应用，伺服系统具有良好的伺服特性。目前，在机床进给伺服中主要有同步交流伺服系统，有三种类型模拟形式、数字形式和软件形式。模拟伺服用途单一，只接收模拟信号，位置控制通常由上位机实现。数字伺服可实现一机多用，如做力矩、位置控制。可接收脉冲指令，各种参数以数字的方式设定好，一般稳定性能好。具有较丰富的自诊断，报警功能。软件伺服是建立在微处理器上的全数字伺服系统。它将各种不同的控制方式和规格、功率不同的伺服电机的监控程序用软件

16、的形式来实现。使用时可由用户设定相关代码和数据即自动进入工作状态。同时配有数字接口，在改变工作方式、更换电动机规格时，只要重设代码就可以了，故称为万能伺服。在长期的应用中，交流伺服已占据了机床进给伺服系统的主导地位，随着新技术的完善和发展，体现了三个方面一是系统功率驱动装置中的电力电子器件逐渐向高频化方向发展，同时智能化模块得到应用；二是基于微处理器嵌入式技术的不断成熟，促进了先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广和现场总线技术的成熟，使网络的伺服控制成为了可能。伺服系统是以机械运动的驱动设备，以控制器为核心，电动机为控制对象，同时以电子电力功率变换装置为执行机构，在自动控制理论指导下构

17、成了电气传动系统。数控机床中的伺服系统种类有很多种，在其技术现状和发展趋势中。从基本的结构来看，伺服系统主要由三部分组成控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机。控制器按照输入数控系统的给定值，通过反馈装置检测的实际值的差，来调节控制量；功率驱动装置作为伺服系统的主回路，一方面按照控制4量的大小把电网中的电能作用到电动机之上，调节电动机输出转矩的大小，同时按照电动机的要求把恒压恒频的电网提供的电流转换成电动机所需的直流电或交流电；电动机则按供电大小来拖动机械运转。根据驱动电动机的类型，可分为直流伺服和交流伺服电动机；根据控制器不同的实现方法，可分为模拟伺服和数字伺服。也根据控制器中闭环的多少，将

18、其分为单环控制系统、开环控制系统、双环控制系统和多环控制系统。考虑到伺服系统在数控机床中的应用，一般按机床中的传动机械的不同，分为进给伺服与主轴伺服，然后根据其它要素来探讨不同的伺服系统的技术特性。进给伺服系统以数控机床的各坐标为主要控制对象。要求进给伺服系统能快速调节坐标轴的运动速度，并精确地进行位置控制。要求它的调速范围宽、稳定性好、位移精度高、动态响应快。一般进给伺服可分为步进伺服、直流伺服、交流伺服和直线伺服。作为伺服数控机床的重要部件，伺服系统特性一直是影响系统加工性能的重要指标。围绕以伺服系统静态特性与动态特性的提高，近年来已经成熟的发展了多种伺服驱动技术。随着超高速切削、网络制造

19、，超精密加工等先进制造技术的发展，全数字伺服系统将成为数控机床行业的重点，成为伺服系统的未来发展方向。相信随着电力电子技术、控制理论技术、微电子技术的快速发展以及电动机制造工艺水平的不断提高，伴随着制造业的不断快速发展，伺服数控机床必将为加工和制造技术的核心技术之一的伺服驱动系统进一步的提高目前，最成功且接近实用的柔顺控制策略是力、位混合控制。这种策略将任务空间划分成了两个正交的子空间即力控制子空间和位置控制子空间，在力控制子空间中用力控制策略进行力控制，在位置控制子空间利用位置控制策略进行位置控制。力位混合控制策略与传统的阻抗控制策略是不同的，阻抗控制是一种间接控制力的方法，其核心思想是把力

20、误差信号变为位置环的位置调节量，即控制器的输入信号加到位置控制的输入端，通过位置的调整来实现力的控制。力位混合控制方法的核心思想是分别用不同的控制策略对位置和力直接进行控制，即首先通过选择矩阵确定当前接触点的位控和力控方向，然后应用力反馈信息相位置反馈信息分别在位置环和力环中进行闭环控制，最终在受限运动中实现力和位置的同时控制。力位混合控制器原理如图11所示。5图11力位混合控制器原理图62电机液压缸装置步进电机液压缸系统装置可以设计成由电机,减速器，液压缸，丝杠，螺母等基本器件组成。21步进电动机的选择电动机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移机电元件。采用步进电动机构成的控制系统具

21、有控制简单、价格低、控制简单、维护容易等优点,随着微型计算机和微电子技术的发展,步进电机得到更加广泛的应用，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。本文采用海顿步进电机。步进电机的数学模型为00AAAAAAABAAABABBBABBBABBBBBDIURILLLLIDDTRILLLLIUDIDTDT（21）转子转矩平衡方程式为2DDJTDTDTDT电磁负载（22）21122IJJKJJKLLTIII电磁,JABKABJK（23）式中AU、AR、AI分别为电机A相电压，电阻以及电流；J为电机转子以及负载的转动惯量；D为粘滞摩擦系数；T电磁、T负载分别为电磁转矩和负载转矩；IJL、JKL分别为

22、各相自感及互感，忽略高次谐波，它们由平均基波和分量基波组成01COSAARLLLZ；701COSBBRLLLZ；0112COSABBARLLLLZ。步进电机输入脉冲电压，对应电机转子转过一个标准步距角的位置1，而实际转过的角度为2，上述的步进电机数学模型，电机的传递函数为211SGSS两相步进电机以A相为参考相，其绕组A，B相的相电压平衡方程式为SINAAAAMRDIURILKZDT；（24）SINBBBBMRDIURILKZDT（25）转子转矩平衡方程式为2SINSIN0MARMBRDDJDKIZKIZTDTDT负载（26）式中为电机转子的角速度；RZ为电机转子齿数；MK为电机的转矩常数；假

23、设负载转矩0负载T，根据式（1）、（6），可以得到步进电机的运动方程为221SIN02RARZLIDDJDZDTDT（27）设T0时，转子达到平衡位置，0DDT，有细微振荡，但因为是单相励磁，故AI不变，增量方程为221SIN02RARZLIDDJDZDTDT（28）因很小，可以假设SINZRRZ，并将12，代入（8）整理得822222221211342112216410016610RARADDJDZLIZLIDTDTLHJKGM（29）将初值0代入，经拉氏变化并整理得221212221122RARAZLISGSSJSDSZLI（210）海顿电机技术参数表如表21所示表21海顿E57H4205

24、088电机参数表其中RZ48，AI13A，316410LH，42016610JKGM，粘滞摩擦系数一般取003，将以上参数代入（10）得到步进电机传递函数为42124119210180019210SGSSSS（211）是一个典型的二阶阻尼系统。22液压缸的选择液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应9用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排

25、气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。活塞式单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。首先确定液压缸的主要参数按照液压机床类型，我们可以初步选择液压缸的工作压力为25MPA，根据快进和快退的速度不同要求，可以采用单杆式活塞液压缸，当快进时采用了差动连接，并且通过补充液补油去实现，这种情况下液压缸的无腔工作面积为A1应为有杆腔的工作面积A2的六倍，活塞杆的直径D与缸筒的直径D满足一定的条件。快进时，液压缸回油路上要具有背压P2，防止上压板由于重力的作用而自动下滑，根据液压系统设计手册，可以取P21MPA，快进时，液压缸是做差

26、动连接，由于油管中有降压P存在，要求有杆腔的压力必须大于无杆腔，可以取P1MPA。快退时，回油缸是有背压的，这时P2可以按2MPA来计算。图22液压缸内部图10由图22，可以取D153MM小径，D904MM大径。液压元件的选择和阀类元件和辅助元件的选择由于液压系统的工作压力大，负载压力大，功率大，流量大，所以选择轴向柱塞式的变量泵，柱塞变量泵使用于负载大，功率大的机械设备中。并且有以下特点，1工作压力高2流量范围较大，3改变柱塞的行程就能改变流量很容易就能制成各种变量型4柱塞油泵的主要零件均受压，是材料的强度的到充分利用，寿命长，单位功率重量小，但是住泵变量的结构复杂，材料和加工精度要求高，加

27、工量大。现可以选用63YCY141B，排量是63ML/R。额定压力为32MPA。额定转速为1500R/MIN，驱动功率是592KN，容积效率大于92、阀类元件和辅助元件的选择对液压阀的基本要求使用可靠，动作灵敏，工作时冲击和震动小，油液流过时压力损失少，密封性能好，要求结构紧凑，安装，调整，使用，维护方便。主要依据是根据该阀的系统工作时最大压力和通过该阀的实际流量，其他还需要阀的动作方式，安装的固定方式，压力损失值，工作性能参数和工作寿命等条件来选择标准阀的规格。管道的确定可以用做连接两个相对运动部件之间的管道。23谐波减速器的选择由于工作时所需带动液压缸需要很大的动力，需要较大的传动比，因此

28、我们可以选择一种可以提供较大传动比的谐波建设器，我们可以选择XB系列谐波传动减速器，它可以提供所需要的传动比751如右23所示出一种最简单的谐波传动减速器基本结构，11如图23谐波减速器它主要由三个基本构件组成（1）带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮），它相当于行星齿轮；（2）带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮），它相当于行星系中的中心轮；（3）波发生器H，它相当于行星架。作为减速器使用，一般采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮形式输出。波发生器是一个杆状部件，两端装有滚动轴承来构成滚轮，与柔轮的内壁相互压紧。柔轮为可以产生较大弹性变形的薄壁齿轮，内孔直径略小于波发生器的总长度。波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的

29、构件。当波发生器装入柔轮后，使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形，其长轴两端附近的刚轮与齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开。周长上其它区段的齿处于啮合和脱离过渡状态。当波发生器连续转动时，柔轮的形状不断改变，使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入，周而复始的进行，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器相反方向的缓慢旋转。工作时，固定钢轮，由电机带动波发生器转动，柔轮作为从动轮，输出转动，带动负载运动。在传动过程中，波发生器转一周，柔轮上某点变形的循环次数称为波数，以N表示。常用的是双波和三波两种。双波传动的柔轮应力较小，结构比较简单，易于获得大的传动比。成为目前应

30、用最广的一种。因此选用XB谐波减速器来提供较大的传动比。123工作台设计原理31设计原理随着数控技术的发展，人们逐渐掌握了混合控制方法的基本原理，本课题是可以看为是力位混合控制策略与传统的阻抗控制策略是不同的，阻抗控制是一种间接控制力的方法，其核心思想是把力误差信号变为位置环的位置调节量，即控制器的输入信号加到位置控制的输入端，通过位置的调整来实现力的控制。力位混合控制方法的核心思想是分别用不同的控制策略对位置和力直接进行控制，即首先通过选择矩阵确定当前接触点的位控和力控方向，然后应用力反馈信息相位置反馈信息分别在位置环和力环中进行闭环控制，最终在受限运动中实现力和位置的同时控制，设计出所需要

31、的工作台。311在未知环境下基于模糊预测的力/位混合控制方法在接触环境的几何形状和尺寸和刚度未知时,则需要在传统的控制计算方法中加入一些智能控制的方法,为了使控制器具有对未知环境的适应力,提出了一种对接触表面几何形状进行预测的方法,并同时对接触环境刚度的变化进行补偿模糊预测算法,并用于力/位混合控制方法中。在力/位混合控制模型中采用三种预测因子,通过过去的和当前控制周期光电编码盘反馈的所在位置信息和力反馈信息预测并相应调整期望轨迹,使工作台能够对未知环境的动态特性具有适应能力。该预测算法同时考虑过去控制周期预测误差和接触环境曲率的变化,并根据接触力的误差来调整本次预测,使其具有更好的在线适应能

32、力。同时将预测算法分别应用于力/位混合控制中。312智能力/位并环控制13图31智能力/位并环控制原理框图智能力/位并环控制结构基本原理如图31所示。将力控制系统分解成若干个子系统,将力位并行输入,利用模糊神经网络进行综合输出位置量。这样,同时不改动位置伺服系统,可以充分利用原机器人的优良位置控制性能。另外还有其它特点它既具有阻抗控制的优点,又具有力位混合控制的特点具有联想记忆的功能,容错、纠错、自学习和自组织为此一大特色。尤其,该策略的学习功能明显优于自适应学习；无须进行建模,适用范围广,且实时性强。313选用的设计原理通过查阅资料和阅读文献，在指导老师的指导下对课题进行分析讨论。充分了解到

33、课题的基本内容，基本含义。在充分了解课题的内容和含义的基本上，再通过对文献的阅读，初步了解两轴插补伺服数控工作台的发展状况和以后的发展趋势。初步设计出使用的力位混合伺服数控工作台。在老师的帮助下，了解并且认识了工作台的基本结构还有一些基本重要的原理，在基本的原理上有了进一步的发散。力位混合控制策略与传统的阻抗控制策略是不同的，阻抗控制是一种间接控制力的方法，其核心思想是把力误差信号变为位置环的位置调节量，即控制器的输入信号加到位置控制的输入端，通过位置的调整来实现力的控制。力位混合控制方法的核心思想是分别用不同的控制策略对位置和力直接进行控制，即首先通过选择矩阵确定当前接触点的位控和力控方向，

34、然后应用力反馈信息相位置反馈信息分别在位置环和力环中进行闭环控制，最终在受限运动中实现力和位置的同时控制。在充分了解了基本原理后，我们可以设计出在X方向上具有力伺服，同时14在也具有力矩伺服的两轴插补数控工作台。32电机圆盘伺服系统图32电机圆盘系统如图32电机圆盘所示的大体的的工作过程首先选取适当的步进机，由步进电动机得到控制器的输入信号输出转角，从而带动齿轮传动，齿轮有一定的传动比，齿轮传动后带动输出轴的转动，输出轴同时与圆盘连接，圆盘固定在输出轴上，由输出轴带动圆盘转动，从而在X方向上具有了力矩伺服功能。321齿轮的选择选定齿轮精度、材料、齿数A选精度为7级B大小齿轮材料均采用45钢（调

35、质），其弯曲强度为FE1FE2380MPA，其接触疲劳强度极限为LIM1LIM2550MPAHHC选择齿数和齿宽小齿轮120Z,MMB141大齿轮224Z，MMB102齿轮校核A齿根弯曲强度校核计算载荷系数K,由课本表102得251KA,查图108得动载荷系数为051KV，01KF，141KF，15496114101051251KKKKKFFVA，03D，VX225M/MIN00375M/S,FX155N,PXFXVX581W，MNNPT12095501，82YFA，551YAS，MM2M，20Z1MPA380MPA108532051305518212049612ZMYYKT2323213DS

36、FA1FA其中11224690015/60074/VNRMS，B齿面接触强度校核251KA，051KV，01KH，MM14B1,MM30D1,21I,21EMPA8189Z141KH,496114101051251KKKKKHHVAMPA550MPA31062112130140849618189452I1IBDKFZ4521TEHN80301202DT2F11T综上所述，所选齿轮满足要求，且具有一定的裕量。322轴承的选择推力球轴承初选轴承轴向载荷155250006170AFN，设定轴承转速为MAX469375/MIN125NNRI，预期计算寿命28000HLH，170AAPFN3366606

37、037528000170145731010HANLCPN深沟球轴承已知轴承径向载荷224RFN，轴承转速为375/MINNR，预期计算寿命28000HLH，224RRPFN1633666060375280002241921010HRNLCPN由表得选轴承型号为6002，查得558RCKN，由RCC，知所选轴承满足要求。323电机和轴的选择同上节，选用的电机是海顿步进电机，参数，性能不变。图33工作台选用轴如图33所示，轴的材料一般选择为45钢,轴的长度设计为375MM大体分为3段,最小直径为12MM。经校核满足要求。324圆盘的选择17图34圆盘原理图如图34所示由于电动机由一级减速器带动输出

38、轴，然后在由把圆盘固定在输出轴上，由输出轴带动圆盘转动,可以选取圆盘的大径D选择为704MM,圆盘的小径选择为178MM。184总结与展望大四开学后我开始了我的毕业设计论文工作，经过了大半年的奋战，我的毕业设计论文终于得到了好的结尾，在这次毕业设计中我首先要感谢指导老师的细心指导，让我对大学四年所学的知识点有了一个全面的回顾，加深了我对课本知识点的了解，并且全面应用到实践中。回想这次毕业设计，我经历了许多，感受到了很多，同时也学到了很多，让我拥有了很多令人难忘的回忆和收获。通过这次毕业设计我对力位混合伺服插补两轴数控工作台有了全面的了解，以前在课程设计中我初步了解了二坐标数控工作台的基本原理，

39、并且借鉴了一些基本的理论，查阅了相关力位混合工作台的资料，由此得到了力位混合伺服数控工作台的初步构想。这种策略将任务空间划分成了两个正交的子空间即力控制子空间和位置控制子空间，在力控制子空间中用力控制策略进行力控制，在位置控制子空间利用位置控制策略进行位置控制。力位混合控制方法的核心思想是分别用不同的控制策略对位置和力直接进行控制，即首先通过选择矩阵确定当前接触点的位控和力控方向，然后应用力反馈信息相位置反馈信息分别在位置环和力环中进行闭环控制，最终在受限运动中实现力和位置的同时控制。最终在X方向上实现了预期中的力伺服和力矩伺服。现在我国已经是一个工业大国，以后的制造业发展离不开数控工作台的发

40、展。工作台的发展和改进已经成为科学领域上一个重要的课题，有了好的工作台我们才能够制造出高精度的材料，满足国防业，工业及生活各方面的需求。虽然现在我的知识还比较局限，但是我相信通过我的努力，一定会更进一步的了解数控技术，为我国的数控工作台领域奉献自己的力量。19参考文献1KORDONSKY,VI,ETAL,PHYSICALPROPERTIESOFMAGNETIZABLESTRUCTUREREVERSIBLEMEDIA,JMAGNMAGNMATER,1990,85,PP11432RABINOW,J,THEMAGNETICFLUIDCLUTCH,AIEETRANS,1948,67,PP13083CA

41、RLSON,JD,ETAL,COMMERCIALMAGNETORHEOLOGICALFLUIDSDEVICES,1995,5THINTCONFONERFLUIDS,SHEFFIELD,1014JULY,19954GINDER,JM,FORDMOTORCOMPANYUSA,1996,PERSONALCOMMUNICATION5殷跃红,朱剑英，智能机器力觉及力控制研究综述航空学报NO119996唐新鲁，电流变液、磁流变液机理若干问题的研究，中国科学技术大学博士论文，1996107李发胜，张平，抛光用磁流变液的研究，功能材料，200688杉本浩一，曾英工业机器人智能化的现状和今后的课题J机床,199

42、069王磊，柳洪义,郭大忠一种开放式机器人控制器力位混合控制的实现方法J组合机床与自动化加工技术,200410727410谭明等先进机器人控制M北京高等教育出版社,2007,45946011乔兵，吴洪涛，朱剑英，尉忠信面向位控机器人的力/位混合控制J机器人,19993521722212王磊，柳洪义，王菲在未知环境下基于模糊预测的力/位混合控制方法J东北大学学报自然科学版,2005121181118413李成群，贠超，彭伟，王留呆，孙云权机器人柔性抛光机床的研究J机器人技术,2007710010214赵继模具自由曲面的自动研磨加工理论与实验研究博士论文长春吉林工业大学，199715张立勋，董玉红机电系统仿真与设计M哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，200616胡守松自动控制原理简明教程（第二版）M北京科学出版社,2008