機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測(cè)儀設(shè)計(jì)【全套圖紙】

1、<p><b>　　編號(hào)</b></p><p><b>　　無錫太湖學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目： 電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測(cè)儀

2、 設(shè)計(jì) </p><p>　　機(jī) 電 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)</p><p>　　學(xué) 號(hào)： 　　　 </p><p>　　學(xué)生姓名：

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 　職稱：高工） </p><p>　　（職稱： ） </p><p>　　2012年5月25日</p><p>　　無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書

4、</b></p><p>　　全套圖紙，加153893706</p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測(cè)儀設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。</p><p>　　班 級(jí)：

5、 機(jī)械91 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 0923017 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2012 年 5 月 25 日</p><p><b>　　無錫太湖學(xué)院</b></p><p>　　機(jī)電　系 　機(jī)械工程及自動(dòng)化 　專業(yè)<

6、;/p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書</p><p><b>　　一、題目及專題：</b></p><p>　　1、題目　　電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測(cè)儀設(shè)計(jì) 　　 </p><p>　　2、專題　

7、 　 </p><p>　　二、課題來源及選題依據(jù)</p><p>　　課題來源：實(shí)驗(yàn)室 </p><p>　　選題依據(jù)：主要是針對(duì)老式手動(dòng)漸開線齒輪齒形誤差測(cè)量儀進(jìn)行數(shù)控化改造， 通過此改造設(shè)計(jì)過程，能熟練掌握手動(dòng)量儀的工作原理及機(jī)械結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)

8、上考慮其數(shù)控化改造方案。改過去的普通絲杠為滾珠絲杠，并以步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)部件，采用8051單片機(jī)進(jìn)行控制。 </p><p>　　三、本設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的要求：</p><p>　　一、針對(duì)原有老式手動(dòng)儀器的數(shù)控化改造,因此系統(tǒng)采應(yīng)新的機(jī)電一體化技術(shù)和元件器，以及電腦控制的伺服系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)的主要是機(jī)電一體化

9、機(jī)械系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)。本儀器用于測(cè)量直齒或斜齒的圓柱齒輪的漸開線齒輪誤差。這種儀器不需要不同尺寸的基圓盤。通過在儀器上的數(shù)控裝置可以將被測(cè)工件的基圓半徑調(diào)準(zhǔn)到0.002MM.儀器表有電感比較儀,其傳感器將被測(cè)工件齒形的漸開線誤差傳到指示電表上。 </p><p>　　二、 對(duì)指定零件進(jìn)行有限元分析。

10、 </p><p>　　三、 查閱文獻(xiàn)15篇以上，并有不少于8000字符的外文資料譯文。 </p><p>　　四、 完成開題報(bào)告。 </p><p>　　五、 中文摘要在400字以內(nèi)，有3—

11、4個(gè)關(guān)鍵詞，外文摘要與中文摘要相同。 </p><p>　　六、 至少完成A0圖紙3張和一份1萬字以上的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。</p><p><b>　　四、接受任務(wù)學(xué)生：</b></p><p>　　機(jī)械91 班 　　姓名 </p>

12、;<p>　　五、開始及完成日期：</p><p>　　自2011年11月7日 至2012年5月25日</p><p>　　六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）：</p><p>　　指導(dǎo)教師　　　　　　　簽名</p><p><b>　　簽名</b></p><p><b>　

13、　簽名</b></p><p><b>　　教研室主任</b></p><p>　　〔學(xué)科組組長研究所所長〕　　　　　　　簽名</p><p>　　系主任 　　　　　　簽名</p><p>　　2011年11月7日</p><p><b>　　摘 要</b

14、></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)首先是對(duì)檢測(cè)儀市場(chǎng)使用情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集工作，以確定設(shè)計(jì)的方案。</p><p>　　其次，分析所具備的條件因素，考慮廠方的成組技術(shù)要求，進(jìn)行方案的制定。</p><p>　　最后，開始零件設(shè)計(jì)和重要零件三維繪圖設(shè)計(jì)。</p><p>　　本儀器用于測(cè)量直齒或斜齒的圓柱齒輪的漸開線齒輪誤差。這種儀器不

15、需要不同尺寸的基圓盤。通過在儀器上的數(shù)控裝置可以將被測(cè)工件的基圓半徑調(diào)準(zhǔn)到0.002MM.儀器表有電感比較儀,其傳感器將被測(cè)工件齒形的漸開線誤差傳到指示電表上。本課題主要是著重與儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)，并制作相關(guān)的三維軟件，以滿足設(shè)計(jì)改進(jìn)，質(zhì)量控制，售后服務(wù)，商務(wù)洽談方面的要求。</p><p>　　目前在國內(nèi)產(chǎn)品中銷量很多。國產(chǎn)齒輪測(cè)量中心的質(zhì)量和性能不斷提高，已經(jīng)具有和國外產(chǎn)品競爭的能力。不過在儀器精度、穩(wěn)定

16、性，尤其在測(cè)量軟件、儀器故障診斷功能等方面，和國外還有一定差距。</p><p>　　關(guān)鍵詞：漸開線；儀器精度；數(shù)控裝置；傳感器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This graduation design is first acquisition work on the use of market d

17、etector data, to determine the design scheme.</p><p>　　Secondly, with analysis of factors, considering the requirements of group technology, make plan.</p><p>　　Finally, start part design and im

18、portant parts of 3D graphics design.</p><p>　　This instrument is used for measuring the error of cylindrical gear involute spur or helical gear. This instrument does not need discs of different sizes. Throug

19、h the numerical control device on the instrument can be measured workpiece radius of base circle aligned with the 0.002MM. instrument with inductance comparator, involute error of the sensor was measured the tooth profil

20、e of the workpiece to the indicating meter. This topic is mainly focuses on the design and equipment of mechanical stru</p><p>　　At present in the domestic sales of many products. The quality and performance

21、 of domestic gear measuring center continuously improve, ability has competition and foreign products. But in the instrument accuracy, stability, especially in the aspect of software, measuring instrument fault diagnosis

22、 function, there is still a certain gap with foreign.</p><p>　　Key words: involute ；precision ；CNC device ； sensor</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要III</b&g

23、t;</p><p>　　AbstractIV</p><p><b>　　目錄V</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義1</p><p>　　1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況1</p><

24、;p>　　1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求2</p><p>　　2 設(shè)計(jì)的要求及基本技術(shù)規(guī)格4</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及要求4</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量4</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容4</p><p>　　2.3.2 設(shè)計(jì)說明書，翻譯英文資料4</p>

25、<p>　　3 總體方案的設(shè)計(jì)原理5</p><p>　　3.1 總體方案的確定5</p><p>　　3.1.2 齒輪實(shí)際齒輪誤差的測(cè)量5</p><p>　　3.2 原有儀器示意圖6</p><p>　　3.3 總體方案的確定6</p><p>　　4 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與說明8</p

26、><p>　　4.1 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.3 伺服驅(qū)動(dòng)元件的設(shè)計(jì)10</p><p>　　5 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)12</p><p>　　5.1 縱向?qū)к壍倪x擇12</p><p>　　5.1.1 承受載荷的估算：12&

27、lt;/p><p>　　5.2 橫向?qū)к壍倪x擇13</p><p>　　5.3滾珠絲杠副的計(jì)算13</p><p>　　5.3.2 額定動(dòng)載荷的計(jì)算13</p><p>　　5.4穩(wěn)定性驗(yàn)算14</p><p>　　5.5 軸承的選擇17</p><p>　　5.5.1 壽命計(jì)算17&l

28、t;/p><p>　　5.5.2 計(jì)算附加軸向力18</p><p>　　5.5.3 計(jì)算單個(gè)軸承的軸向載荷18</p><p>　　5.5.4計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷18</p><p>　　5.5.5 壽命18</p><p>　　5.5.6 額定靜載荷驗(yàn)算19</p><p>　　5.5.7

29、極限轉(zhuǎn)速驗(yàn)算19</p><p>　　5.6 聯(lián)軸器的選擇19</p><p>　　5.7 鍵的選擇與聯(lián)接強(qiáng)度的計(jì)算22</p><p>　　5.8 步進(jìn)電機(jī)的選擇23</p><p>　　6 維護(hù)與保養(yǎng)25</p><p>　　7 結(jié)論和展望26</p><p><b>

30、　　致謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　此次設(shè)計(jì)是我到單位設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)之前，我曾到公司參觀了一臺(tái)手動(dòng)檢測(cè)儀（如圖1所示）對(duì)漸開線齒輪工作原理有了一些了解，并提出了這種數(shù)控改造方案。為了增加論文的可持續(xù)性和易懂性

31、，在論文中配一些相關(guān)圖解。 </p><p>　　圖 1.1 普通漸開線齒輪誤差檢測(cè)儀</p><p>　　1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為了完全實(shí)現(xiàn)數(shù)控化，針對(duì)原有老式手動(dòng)儀器的數(shù)控化改造，因此系統(tǒng)采新的機(jī)電一體化技術(shù)和元件器，現(xiàn)代的機(jī)械系統(tǒng)必然是由電腦控制的伺服系統(tǒng)，其中包含

32、機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)，機(jī)電一體化集成電路的應(yīng)用，微電子和接口技術(shù),傳感技術(shù)等。為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，精密測(cè)量技術(shù)也需要得到長遠(yuǎn)發(fā)展。因此，再此次對(duì)漸開線齒輪檢測(cè)儀進(jìn)行數(shù)控化改造，使其在應(yīng)用中獲得更佳性能參數(shù)。</p><p>　　1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況</p><p>　　從上世紀(jì)80年代開始，齒輪測(cè)量中心的開發(fā)受到眾多齒輪測(cè)量儀器制造商的重視；90年代逐步形成了系列化產(chǎn)品推向市場(chǎng)。CNC

33、齒輪測(cè)量中心是信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)在齒輪測(cè)量儀器上集成應(yīng)用的結(jié)晶，主要用于齒輪單項(xiàng)幾何精度的檢測(cè)，也可用于（靜態(tài)）齒輪整體誤差的測(cè)量。</p><p>　　德國KLINGELNBERG的P系列齒輪測(cè)量中心，其特點(diǎn)是采用了專利的三維數(shù)字式高精度光柵測(cè)量頭（使用了HEINDENHAIN的超高精度光柵）；性能穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)鑄鐵床身，高性能直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；高精度滾珠軸系和密珠滾動(dòng)導(dǎo)軌。儀器精度達(dá)到德國標(biāo)準(zhǔn)1級(jí)。據(jù)

34、報(bào)道該廠生產(chǎn)并經(jīng)精化的一臺(tái)P65齒輪測(cè)量中心，被英國國家齒輪計(jì)量實(shí)驗(yàn)室選定，作為英國齒輪精度傳遞及標(biāo)定的基準(zhǔn)儀器。美國M&M的齒輪測(cè)量中心，其三維高精度電感測(cè)量頭；花崗石基座；精密氣浮軸系以及精密直線滾動(dòng)體結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌，成為該儀器的特色（近年也采用了直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)），儀器測(cè)量不確定度為2μm。德國MAHR的GMX275采用的模擬量測(cè)量頭，可選擇掃描或單點(diǎn)采樣方式，可以按0.1°間距轉(zhuǎn)動(dòng)，使測(cè)頭的測(cè)尖能處于被測(cè)齒面的法面上，儀

35、器測(cè)量不確定度在測(cè)量空間內(nèi)為（2.3μm+L/200）。國外齒輪測(cè)量中心廠商，大多還開發(fā)了測(cè)量軟件和加工機(jī)床的參數(shù)修正軟件，選用相關(guān)軟件，還能用于反求工程對(duì)工件參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。高精度和一機(jī)多能的特點(diǎn)，使齒輪測(cè)量中心更適合于工廠計(jì)量站使用。日本的齒輪測(cè)量儀器制造商，在我國市場(chǎng)經(jīng)過近十年的沉寂后近年來亮相頻繁。大阪精機(jī)在GC-HP系</p><p>　　國內(nèi)近年來，CNC齒輪測(cè)量中心有了長足的發(fā)展，哈爾濱量具刃具廠、哈

36、爾濱精達(dá)公司都先后成功開發(fā)出了系列產(chǎn)品。哈量的3903A齒輪測(cè)量中心，經(jīng)過幾年努力，儀器精度和測(cè)量速度已達(dá)到或接近KLINGELNBERG公司產(chǎn)品的先進(jìn)水平。精達(dá)公司作為后起之秀，發(fā)展引人矚目，其JD、JDS系列齒輪測(cè)量中心。</p><p>　　目前在國內(nèi)產(chǎn)品中銷量很多。國產(chǎn)齒輪測(cè)量中心的質(zhì)量和性能不斷提高，已經(jīng)具有和國外產(chǎn)品競爭的能力。不過在儀器精度、穩(wěn)定性，尤其在測(cè)量軟件、儀器故障診斷功能等方面，和國外還有

37、一定差距。令人欣慰的是國內(nèi)齒輪量儀制造商已有共識(shí)，已聯(lián)合高校院所協(xié)同攻關(guān)努力縮小差距；隨著性價(jià)比的迅速提高，參與市場(chǎng)競爭能力的增強(qiáng)，國產(chǎn)齒輪測(cè)量中心的發(fā)展前景看好。</p><p>　　當(dāng)前齒輪制造業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是將齒輪測(cè)量技術(shù)和齒輪設(shè)計(jì)、加工制造進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)齒輪制造信息的融合及CAD/CAM/CAT的集成，從而構(gòu)建一個(gè)先進(jìn)的齒輪閉環(huán)制造系統(tǒng)（由于通常由數(shù)字化信息來實(shí)現(xiàn)，可稱為數(shù)字化閉環(huán)制造系統(tǒng)）。隨著齒輪

38、制造業(yè)的快速發(fā)展，因此齒輪測(cè)量技術(shù)和齒輪測(cè)量儀器的發(fā)展方向更加明確。</p><p>　　1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求</p><p>　　本儀器用于測(cè)量直齒或斜齒的圓柱齒輪的漸開線齒輪誤差。這種儀器不需要不同尺寸的基圓盤。通過在儀器上的數(shù)控裝置可以將被測(cè)工件的基圓半徑調(diào)準(zhǔn)到0.002MM。儀器表有電感比較儀，其傳感器將被測(cè)工件齒形的漸開線誤差傳到指示電表上，用電表可以直接讀數(shù)。本儀器也可以測(cè)

39、量直尺圓柱齒輪的齒向誤差（大致的設(shè)備的樣子如圖，但我設(shè)計(jì)的儀器與此有些出入）。</p><p>　　圖 1.2 電腦漸開線齒輪齒形誤差檢測(cè)儀</p><p>　　由于時(shí)間倉促和作者缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和不足之處懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。 </p><p>　　2 設(shè)計(jì)的要求及基本技術(shù)規(guī)格</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及要求

40、</p><p>　　測(cè)量范圍：m=2～5；</p><p>　　分辨率： 0.002；</p><p>　　測(cè)量齒輪精度等級(jí)：7-10級(jí)；</p><p>　　使用范圍：基圓直徑d≤250m的直齒，斜齒和圓柱齒輪。</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量</p><p><b&g

41、t;　　1.完成開題報(bào)告。</b></p><p>　　2.對(duì)指定零件進(jìn)行有限元分析</p><p>　　3.查閱文獻(xiàn)15篇以上，并有不少于8000字符的外文資料譯文</p><p>　　4.中文摘要在400字以內(nèi)，有3—4個(gè)關(guān)鍵詞，外文摘要在2000字符以上</p><p>　　5.至少完成A0圖紙4張和一份1萬字以上的設(shè)計(jì)計(jì)算

42、說明書</p><p><b>　　2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　2.3.1 儀器運(yùn)動(dòng)方案的確定</p><p>　　（1） 儀器伺服系統(tǒng)的選擇，設(shè)計(jì)計(jì)算；</p><p>　?。?） 機(jī)械結(jié)構(gòu)總裝圖，部分零件圖設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.3.2 設(shè)計(jì)說明書，翻譯英文資料<

43、;/p><p>　　3 總體方案的設(shè)計(jì)原理</p><p>　　3.1 總體方案的確定</p><p>　　3.1.1 漸開線的形成</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)漸開線齒輪誤差檢測(cè)儀的原理,是基于在圓上產(chǎn)生漸開線的方法.即一條直線沿著一個(gè)直徑為d的圓,做無滑動(dòng)滾動(dòng)時(shí),該直線上任意一點(diǎn)的軌跡為該圓的漸開線,如圖3.1。</p>

44、<p>　　圖 3.1 圓漸開線</p><p>　　3.1.2 齒輪實(shí)際齒輪誤差的測(cè)量</p><p>　　我們現(xiàn)在在假設(shè)用被檢測(cè)齒輪的基圓盤代替這個(gè)圓,用滑齒板代替這條直線,把檢測(cè)儀的測(cè)頭放在上圖1的A點(diǎn)時(shí),那么這個(gè)測(cè)頭就會(huì)沿著尺面進(jìn)行滑行.</p><p>　　如果被檢齒形符合理論的漸開線,則與測(cè)頭相連的指示表指針就不動(dòng),反之,則指示表就示出偏差數(shù)值

45、.使用這種儀器,每一個(gè)不同基圓直徑的齒輪,需要有一相應(yīng)尺寸的基圓盤,這是一個(gè)很大的缺點(diǎn)。</p><p>　　為了避免產(chǎn)生上述的缺點(diǎn),本儀器采用無滑動(dòng)的滾動(dòng)機(jī)構(gòu)和可以調(diào)各種基圓半徑的杠桿機(jī)構(gòu).在儀器的內(nèi)部裝有一個(gè)固定的基圓盤a及連接在它上面的兩條鋼帶b,鋼帶的另外兩端分別固結(jié)在滑板c上.使滑板的運(yùn)動(dòng)傳給杠桿直尺d.杠桿直尺d控制著測(cè)量滑架.對(duì)滑板做平移運(yùn)動(dòng).即對(duì)基圓盤作切向運(yùn)動(dòng).測(cè)量時(shí),將被測(cè)滑架上的測(cè)頭調(diào)到被測(cè)

46、齒輪的基圓上.則當(dāng)滑架移動(dòng)時(shí),測(cè)頭即在被冊(cè)齒面上滑行。</p><p>　　圖 3.2 儀器原理圖</p><p><b>　　其比例適合于:</b></p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中 S——固定基圓盤滾程</p><p>　　S&#

47、39;——受檢齒輪基圓的滾程</p><p><b>　　R——固定基圓半徑</b></p><p>　　——受檢齒輪基圓半徑</p><p>　　上式表明,僅有一個(gè)基圓盤，就可以檢查任意基圓盤大小的漸開線齒廓.由于滑板c的移動(dòng)，通過杠桿，就可以帶動(dòng)測(cè)量滑架沿著與滑板平行的方向，產(chǎn)生一個(gè)適應(yīng)于上述比例關(guān)系的移動(dòng)量。這時(shí)測(cè)頭的測(cè)來量，即按照理論漸

48、開線在受檢齒輪的齒面上滑行。</p><p>　　3.2 原有儀器示意圖</p><p>　　圖 3.3 儀器示意圖</p><p>　　該測(cè)量儀器基座的兩側(cè)有兩個(gè)電源插座，左側(cè)的云斗插座插座可獲得儀器總電源,右側(cè)的插座可供測(cè)威儀220V電源。全套測(cè)威儀由傳感器，測(cè)威儀電箱，功率放大電箱及自動(dòng)記錄器四個(gè)部分組成。</p><p>　　3.3

49、總體方案的確定</p><p>　　經(jīng)過考慮,我確定了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案：我分別在老式手動(dòng)檢測(cè)儀的Y向和Z向作了改動(dòng)，改造后，被測(cè)齒輪通過安裝心桿來固定在兩頂尖之間,用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別代替以前的純手動(dòng)部件，控制帶測(cè)頭的工作臺(tái)和被測(cè)齒輪的相互匹配運(yùn)動(dòng)，他們分別是用Y向步進(jìn)電機(jī)控制測(cè)頭的工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，用Z向步進(jìn)電機(jī)來控制被測(cè)齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用軟件(也就是用單片機(jī)語言編程)來完成這些運(yùn)動(dòng)。</p>

50、<p>　　在X向我用的是粗調(diào)和微調(diào)機(jī)構(gòu)來調(diào)整被測(cè)齒輪的位置，粗條只能是調(diào)整被測(cè)齒輪的大致位置,而微調(diào)則是調(diào)整被測(cè)齒輪的精確位置，此次用來進(jìn)一步確保該檢測(cè)儀的精度。</p><p>　　因?yàn)闈L珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、精度高，為了確保測(cè)量精度，所以我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)通過滾動(dòng)導(dǎo)軌帶動(dòng)測(cè)頭。</p><p>　　4 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與說明</p><p

51、>　　4.1 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求精度很高,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),工作可靠,這個(gè)不僅僅是機(jī)械運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)所能解決的問題,而是要通過控制裝置,使機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分與伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)性相匹配,所以本次設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)滿足以下幾個(gè)部分。</p><p>　　4.1.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小</p><p>　　也就是在不影響機(jī)械系統(tǒng)剛度的前提下，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和

52、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡量減小。否則，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大會(huì)造成不良影響，機(jī)械負(fù)載增大；系統(tǒng)響應(yīng)速度降低，靈敏度下降。所以在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡量減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。</p><p><b>　　4.1.2 剛度大</b></p><p>　　剛度是使彈性體單位量所需的作用力。大剛度對(duì)機(jī)械系統(tǒng)而言是有利的：</p><p>　?。?） 伺服系統(tǒng)動(dòng)力損失隨之減小。</p

53、><p>　?。?） 機(jī)構(gòu)固有頻率高,超出機(jī)構(gòu)的頻帶寬度，使之不容易產(chǎn)生共振。</p><p>　?。?） 增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以再設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該選用大剛度的機(jī)構(gòu)。</p><p>　　4.1.3 阻尼合適</p><p>　　機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生震動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的阻尼越大，其最大振幅就越小而且衰減也越快，但大阻尼也會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低。所以設(shè)計(jì)時(shí)

54、，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的阻尼要選擇適當(dāng)。此外要球摩擦?。ㄌ貏e是提高機(jī)構(gòu)的靈敏度），抗振性好（提高機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性），間隙?。ūＷC機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)精度），特別是其動(dòng)態(tài)特性應(yīng)與伺服電動(dòng)機(jī)等其他環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性相匹配。</p><p>　　基于以上對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求，所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用滾珠式杠轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它有許多優(yōu)點(diǎn)，比如：</p><p>　?。?） 轉(zhuǎn)動(dòng)效率高,它的效率高達(dá)90%-95%,耗費(fèi)的能量僅為滑動(dòng)絲杠的1/3

55、。</p><p>　?。?） 運(yùn)動(dòng)具有可逆性,即可以將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),又可以將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),而且逆?zhèn)鲃?dòng)效率幾乎與正傳動(dòng)效率相同。</p><p>　?。?） 系統(tǒng)剛度好,通過給螺旋母組件內(nèi)施加預(yù)壓來獲得較高的系統(tǒng)剛度,可以滿足各種機(jī)械傳動(dòng)要求,無爬行現(xiàn)象,始終保持運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和靈敏性。</p><p>　?。?） 傳動(dòng)精度高,經(jīng)過淬硬并精磨螺紋滾道后

56、的滾珠絲杠副本身就具很高的制造精度,又由于摩擦小,絲剛副工作時(shí)溫升和熱變形小,容易獲得較高的傳動(dòng)精度。</p><p>　?。?） 使用壽命長,滾珠是在淬硬道上做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),磨損極小,長期使用后仍能保持其精度,因而壽命長,且具有很高的可靠性.其壽命一般比滑動(dòng)絲杠要高5-6倍。</p><p>　　但是,滾動(dòng)絲杠也有缺點(diǎn),如:</p><p>　?。?） 不能自鎖,特別

57、是垂直安裝的絲杠,當(dāng)運(yùn)動(dòng)停止后,螺母將在重力重用下下滑,故長需設(shè)置制動(dòng)裝置。</p><p>　　（2） 造工藝復(fù)雜,滾珠絲杠和螺母等件加工精度,表面粗糙度要求很高,制造成本高。</p><p>　　雖然滾珠絲杠有兩個(gè)缺點(diǎn),但是基于它有這么多優(yōu)點(diǎn),能保證本次設(shè)計(jì)測(cè)頭的測(cè)量精度,從而保證漸開線齒輪誤差檢測(cè)儀的精度,很能符合本次設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　由于滾動(dòng)

58、絲杠副獨(dú)特的性能而受到極大的評(píng)價(jià),因而已出成為數(shù)控機(jī)床,精密機(jī)械,各種省力機(jī)械設(shè)備急各種機(jī)電一體化產(chǎn)品中不可缺少的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　滾珠絲杠軸向間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力的方法:滾珠絲杠除了對(duì)本身單一方向的傳動(dòng)精度有要求外,對(duì)其軸向間隙也有要求,以保證其反向傳動(dòng)的精度.滾珠絲杠的軸向間隙是承載時(shí)在滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原由間隙的總和.通常采用雙螺母預(yù)緊的方法 把彈性變形控

59、制在最小限度內(nèi),以減小和消除軸向間隙,并可以提高滾珠絲杠副的剛度。</p><p>　　目前制造的單螺母式滾珠絲杠副的軸向間隙達(dá)0.05mm,而雙螺母式的經(jīng)過預(yù)緊力調(diào)整后基本上能消除軸向間隙.應(yīng)用該方法消除軸向間隙時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): </p><p>　?。?） 預(yù)緊力大小必須合適,過小不能保證無隙傳動(dòng),過大將使驅(qū)動(dòng)力矩增大,效率降低,壽命縮短,預(yù)緊力應(yīng)不超過最大軸向負(fù)載的1/3。<

60、;/p><p>　　（2） 要特別注意減小絲杠安裝部分驅(qū)動(dòng)部分的間隙,這些間隙用預(yù)緊的方法是消除的,而它對(duì)傳動(dòng)精度有直接影響。</p><p>　　常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)有三種:</p><p>　?。?） 墊片調(diào)隙法；</p><p>　?。?） 螺母調(diào)隙法；</p><p>　?。?） 齒差調(diào)隙法。</p

61、><p>　　滾珠絲杠副的支承方式的選擇：</p><p>　?。?） 一端固定,一端自由(F-O)；</p><p>　?。?） 一端固定,一端游動(dòng)(F-S)；</p><p>　?。?） 兩端固定(F-F)。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是兩端固定的方式.因?yàn)閮啥斯潭ǚ绞降闹С袨闇p少絲杠因自重的下垂和補(bǔ)償熱膨

62、脹，應(yīng)進(jìn)行的拉伸。只要實(shí)際問升不超過預(yù)見的溫升，這種預(yù)見的溫升就不會(huì)產(chǎn)生周詳?shù)拈g隙。</p><p>　　4.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)要求機(jī)械系統(tǒng)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)必須得到安全支承，并能精確的完成其特定方向的運(yùn)動(dòng)，這個(gè)任務(wù)由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來完成。機(jī)電一體化產(chǎn)品的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是導(dǎo)軌，可以分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。</p><p>　　其中滑動(dòng)導(dǎo)軌有兩個(gè)導(dǎo)軌工作

63、面的摩擦性質(zhì)為滑動(dòng)摩擦?；瑒?dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，剛性好，抗振性高，是機(jī)械產(chǎn)品中最廣泛使用的導(dǎo)軌形式。為了減小磨損，提高定位精度，改善摩擦特性，通常選用合適的導(dǎo)軌材料，采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砗图庸し椒?，如采用?yōu)質(zhì)鑄鐵，合金耐磨鑄鐵或鑲淬火鋼導(dǎo)軌，采用導(dǎo)軌表面滾扎強(qiáng)化，表面淬硬、涂鉻、涂鉬等方法提高導(dǎo)軌的耐磨性。另外采用新型工程塑料可滿足導(dǎo)軌低摩擦、耐磨、無爬行的要求。</p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌的承載能力很大，它的

64、軌道采用圓弧形式，增加了滾動(dòng)體與圓弧軌道接觸面積，從而大大的提高了軌道的承載能力，可以達(dá)到平面軌道的3倍。滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛性很強(qiáng)，在該導(dǎo)軌制作時(shí)常常需要預(yù)加載荷，這種導(dǎo)軌系統(tǒng)剛度得以提高，，所以滾動(dòng)直線導(dǎo)軌在工作時(shí)能承載較大的沖擊和振動(dòng)。滾動(dòng)導(dǎo)軌的壽命長，由于是純滾動(dòng)，摩擦系數(shù)為滑動(dòng)導(dǎo)敦的1/50左右，磨損小，因而壽命長，功耗小，便于機(jī)械小型化。滾動(dòng)導(dǎo)軌傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，由于摩擦小，動(dòng)作輕便，因而定位精度高，微量移動(dòng)靈活準(zhǔn)確。還有，滾動(dòng)導(dǎo)軌具有

65、結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力，裝配調(diào)整容易，因此降低了對(duì)配件加工精度要求。</p><p>　　基于以上滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)導(dǎo)軌作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，來作為導(dǎo)向和支承用。</p><p>　　4.3 伺服驅(qū)動(dòng)元件的設(shè)計(jì)</p><p>　　伺服系統(tǒng)也叫做隨動(dòng)系統(tǒng)，是一種能夠跟蹤輸入的指令信號(hào)進(jìn)行運(yùn)作，從而獲得精確的位置、速度或力輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p>

66、<p>　　大多數(shù)伺服控制系統(tǒng)具有檢測(cè)反饋控制理論，伺服系統(tǒng)不斷的檢測(cè)在各種擾動(dòng)作用下被控對(duì)象輸出量變化，與指令值進(jìn)行比較，并用兩者的偏差，使被控對(duì)象輸出量始終跟蹤輸入的指令值。</p><p>　　伺服系統(tǒng)中所用到的執(zhí)行元件很多，主要有：電氣式、液壓式、氣壓式，其中電氣式主要有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、支流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　伺服

67、系統(tǒng)要求執(zhí)行元件慣性小、動(dòng)力大，著為了使伺服系統(tǒng)具有良好的快速響應(yīng)性和足夠的負(fù)載能力，希望執(zhí)行元件具有較小的慣量，并輸出較大的功率；要求執(zhí)行元件體積小、質(zhì)量輕，這是為了執(zhí)行元件易于安裝及與機(jī)械系統(tǒng)連接，使伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，常常希望執(zhí)行元件具有較小的體積和較輕的質(zhì)量；要求便于進(jìn)行微機(jī)控制，因?yàn)闄C(jī)電一體化產(chǎn)品多采用微機(jī)控制，因而要求伺服系統(tǒng)及執(zhí)行元件也能采用微機(jī)來統(tǒng)一控制；另外，伺服系統(tǒng)還要求執(zhí)行元件成本低、可靠性好、便于安裝和維修。<

68、;/p><p>　　步進(jìn)電機(jī)又被叫做馬達(dá)，是伺負(fù)電動(dòng)機(jī)的一種。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以按照輸入的麥冬指令一步步地旋轉(zhuǎn)，即可以將輸入的數(shù)字指令信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移，。因此，它實(shí)質(zhì)上也是一種數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)成本較低，易于采用計(jì)算機(jī)控制，因而被廣泛用于開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。</p><p>　　4.4 其他元件設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的粗調(diào)與微調(diào)機(jī)構(gòu)選的是絲杠螺

69、母機(jī)構(gòu)，采用手動(dòng)調(diào)整絲杠螺母機(jī)構(gòu)來做X向的運(yùn)動(dòng)，以此來調(diào)整被測(cè)齒輪和測(cè)頭的位置，進(jìn)一步地保證測(cè)頭的測(cè)量精度，保證整個(gè)測(cè)量儀的精度。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中測(cè)頭在測(cè)齒行誤差時(shí)會(huì)有跳動(dòng)量，我們通過傳感器、放大器、顯示器把這個(gè)跳動(dòng)量顯示出來。</p><p>　　其中測(cè)量記錄的設(shè)計(jì)原理如圖4.1。</p><p>　　圖 4.1 測(cè)量記錄的設(shè)計(jì)原理</p&g

70、t;<p>　　其中傳感器內(nèi)兩個(gè)電感線圈按差動(dòng)方式接在測(cè)量電橋上，傳感器測(cè)端的位移就直接帶動(dòng)兩個(gè)電感線圈內(nèi)銜接的鐵位移。當(dāng)銜鐵處于兩線圈中間位置時(shí)，兩線圈電感相等，測(cè)量電橋平衡，沒有輸出信號(hào)。當(dāng)先鐵向前（或向后）移動(dòng)時(shí)就使上線圈電感量增加（或減少）下線圈電感量減少（或增加0其交流阻抗也相應(yīng)變化，這樣電橋就不平衡，而輸出一幅度與銜鐵成比例的交流電信號(hào)，這信號(hào)經(jīng)過放大后送到相應(yīng)整流器，就可以把位移信號(hào)由在頻中解出來，得到一個(gè)與

71、銜鐵位移量成正比的電壓信號(hào)，并由指示表指示出來，這樣即可以由指示表的相應(yīng)檔位讀出傳感器測(cè)端的微小位移。測(cè)量電橋由一穩(wěn)定的高頻振蕩器供電，以保證儀器的適值穩(wěn)定。由相敏整流器輸出的電壓，經(jīng)過直流功率放大器放送入記錄器，記錄器的描雞頭就可以在記錄紙上連續(xù)的畫出與傳感器測(cè)頭位移相對(duì)應(yīng)的記錄曲線。功率放大器，記錄器及電感測(cè)量儀之電路圖在這本人就不詳細(xì)敘述了。</p><p>　　圖 4.2 傳感器簡圖</p>

72、<p>　　圖4.2就是傳感器簡圖，具體構(gòu)造為：測(cè)量儀1靠螺紋固定在測(cè)桿2上 ，測(cè)桿2支持在一精密滾珠導(dǎo)軌上，它可做軸向移動(dòng)，測(cè)桿2的右端固定著銜鐵4，當(dāng)測(cè)桿移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)銜鐵四在電感線圈5中移動(dòng)。線圈5 放在圓桶形泵3中，布置成差動(dòng)電感的形式。電信號(hào)由導(dǎo)線6輸出，測(cè)量力由彈簧7產(chǎn)生，防轉(zhuǎn)裝置8用來限制測(cè)桿2的傳動(dòng)。本儀器所帶傳感器不準(zhǔn)許作脫離本儀器的另外使用，因?yàn)樗趦x器上的正確安裝位置已經(jīng)由導(dǎo)套位置。</p>

73、<p>　　5 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中確定：每天開機(jī)6小時(shí)，一年按265個(gè)工作日計(jì)，壽命要為5年，單行程長度為0.2米(橫向和縱向)，每分鐘反復(fù)次數(shù)n=4。</p><p>　　5.1 縱向?qū)к壍倪x擇</p><p>　　5.1.1 承受載荷的估算：</p><p><b>　　（5.1）&

74、lt;/b></p><p>　　上式中即為作用在滑座上的載荷F，滑座數(shù)M取1，每根導(dǎo)軌使用一個(gè)滑座，所以由《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中表2－15～2－18確定：</p><p>　　又導(dǎo)軌的額定工作壽命：</p><p><b>　?。?.2） </b></p><p>　　又因?yàn)閷?dǎo)軌的額定行程長度壽命：</p

75、><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷 （5.4）</p><p><b>　　式中: </b></p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　查表《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》2－13，

76、所以可以用導(dǎo)軌的型號(hào)為HJG-D25。</p><p>　　因?yàn)榇藢?dǎo)軌允許的最大動(dòng)載荷，且能滿足5年的使用要求，所以可選擇該型號(hào)的滾動(dòng)導(dǎo)軌。</p><p>　　綜合確定本次設(shè)計(jì)導(dǎo)軌長度為：</p><p>　　滑座重量為0.60kg，導(dǎo)軌重量為3.1kg。</p><p>　　5.2 橫向?qū)к壍倪x擇</p><p>

77、　　其算法同縱向，，，，，</p><p>　　滑座重量G=6N，導(dǎo)軌重量G=15.5N，總的徑向載荷F=4442.54N，。表2－13，其型號(hào)為HJG-D25,導(dǎo)軌長度L=F(n)＋2G=680mm。</p><p>　　5.3滾珠絲杠副的計(jì)算</p><p>　　5.3.1 載荷的計(jì)算</p><p><b>　?。?.5）&l

78、t;/b></p><p>　　由《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2－6，取KF＝1</p><p>　　表2－7，取KH=1,</p><p>　　表2－4，取KA＝1，</p><p>　　Fm…………平均滾珠載荷取4442.54N</p><p>　　5.3.2 額定動(dòng)載荷的計(jì)算</p><p&

79、gt;　　5.3.3 滾珠絲杠規(guī)格的選定</p><p><b>　　圖5.1滾珠絲杠</b></p><p>　　根據(jù)值從滾珠絲杠副系中選出所需要的規(guī)格，使所選規(guī)格的絲杠額定動(dòng)載荷值等于或大于值，并列出其主要參數(shù)值。選定所以滾珠絲杠長度可近似為。規(guī)格尺寸《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P23,表2－9,</p><p>　　公稱直徑D=25mm<

80、/p><p><b>　　P＝5mm</b></p><p>　　按表2－1中尺寸公式計(jì)算：</p><p><b>　　軌道半徑： </b></p><p>　　偏心距： e＝0.07（R－d/2） （5.6）</p><p>

81、　　=0.07×（1.651-3.175/2）</p><p>　　=4.45×10mm</p><p><b>　　絲杠內(nèi)徑：</b></p><p><b>　?。?.7）</b></p><p><b>　　5.4穩(wěn)定性驗(yàn)算</b></p>

82、<p>　?。?） 滾珠絲杠的支承方式采取兩端固定， 可得：</p><p>　　——長度系數(shù)為0.5</p><p>　　——臨近轉(zhuǎn)速系數(shù)為4.730〔S〕＝4查《滾珠絲杠副自鎖裝置》p108</p><p>　　Ns——滾珠絲杠的穩(wěn)定系數(shù),一般為ns=2.5～4</p><p>　　絲杠不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷按下

83、式計(jì)算：</p><p><b>　　（5.8）</b></p><p>　　式中：E——絲杠材料的彈性模量，對(duì)于鋼E=206G；</p><p>　　L——絲杠工作長度為0.2ｍ</p><p>　　——絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性矩</p><p><b>　?。?.9）</b>

84、</p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　安全系數(shù)：</b></p><p><b>　?。?.10）</b></p><p>　　所以，絲杠是安全的，不會(huì)失穩(wěn)。</p><p>　?。?） 高速長絲杠工作時(shí)間可能發(fā)生共振，

85、因此須檢驗(yàn)其不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速―――臨界速度，要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速＜。</p><p><b>　　?。?lt;/b></p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　不會(huì)發(fā)生共振。</b></p><p>　　（3） 此外滾珠絲杠副還受值的限制，通常要求&l

86、t;/p><p><b>　　則，</b></p><p>　　所以絲杠副工作穩(wěn)定。</p><p>　　（4） 剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠副在工作負(fù)載F和轉(zhuǎn)矩T共同作用下，引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為</p><p>　　即， （5.11）</p><p>　　式中，

87、A——絲杠截面積</p><p><b>　　（5.12）</b></p><p><b>　　——絲杠極慣性矩</b></p><p><b>　　T——轉(zhuǎn)矩，</b></p><p>　　——摩擦角，其正切值為摩擦系數(shù)。</p><p><b&

88、gt;　　取，則</b></p><p><b>　?。?.13）</b></p><p>　　按最不利的情況取F=Fm</p><p><b>　?。?.14）</b></p><p>　　則絲杠在工作長度上的彈性形變所引起的導(dǎo)程誤差為，</p><p><

89、;b>　?。?.15）</b></p><p>　　通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差應(yīng)小于其傳動(dòng)精度的1/2，（取測(cè)量精度為0.05mm）</p><p>　　絲杠的滿足上式，剛度滿足要求。</p><p><b>　?。?） 效率驗(yàn)算：</b></p><p>　　滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為：</p>

90、<p><b>　?。?.16）</b></p><p>　　要求在0.90～0.98之間，所以絲杠副合格。經(jīng)驗(yàn)證：各項(xiàng)性能均滿足要求，可選用。</p><p>　　該零件的三維圖如下圖所示：</p><p>　　圖5.2 滾珠絲杠三維圖</p><p><b>　　5.5 軸承的選擇</b&

91、gt;</p><p>　　已知條件：輸出軸用一對(duì)圓錐滾子軸承支承，徑向力Fr＝44442.54/2=2221.27N，軸向力FA＝50N，軸頸直徑d＝20mm，轉(zhuǎn)速n＝10r/min，載荷性質(zhì)為微小沖擊，要求軸承的使用壽命大于7680h，可靠性0.98，試選用適當(dāng)?shù)妮S承支承。</p><p>　　圖 5.3 圓錐滾子軸承</p><p>　　5.5.1 壽命計(jì)算&

92、lt;/p><p>　　選用軸承的型號(hào)為30204（軸承和載荷性質(zhì)定）</p><p>　　徑向基本額定動(dòng)載荷 ，由《軸承手冊(cè)》表24.4－7，</p><p>　　徑向基本額定靜載荷 ， 由《軸承手冊(cè)》表24.4－7， </p><p>　　極限轉(zhuǎn)速 ，由《軸承手冊(cè)》表2表24.4－7，</p><p>　　判斷

93、系數(shù)e ，由《軸承手冊(cè)》表2表24.4－7，e＝0.35</p><p>　　系數(shù)Y ，由《軸承手冊(cè)》表24.4－7，Y=1.7</p><p>　　系數(shù) , 由《軸承手冊(cè)》表24.4－7, </p><p>　　5.5.2 計(jì)算附加軸向力</p><p>　　軸承徑向載荷，由力學(xué)計(jì)算公式，</p><p&

94、gt;　　軸承徑向載荷，由力學(xué)計(jì)算公式，</p><p><b>　　附加軸向力, </b></p><p><b>　　附加軸向力, </b></p><p>　　5.5.3 計(jì)算單個(gè)軸承的軸向載荷</p><p><b>　　比較與,</b></p><

95、p><b>　　因?yàn)?lt;/b></p><p>　　則， ，由表24.2－15，</p><p>　　，由《軸承手冊(cè)》表24.2－15得，</p><p>　　5.5.4計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷</p><p>　　由表24.4－7（）得，</p><p>　　由《軸承手冊(cè)》表24.4－7（）得，<

96、;/p><p><b>　　5.5.5 壽命 </b></p><p>　　由式（24.2－2）得，</p><p><b>　　（5.17）</b></p><p>　　5.5.6 額定靜載荷驗(yàn)算</p><p><b>　　當(dāng)量靜載荷：</b></

97、p><p>　　所需額定靜載荷安全系數(shù),《軸承手冊(cè)》表24.2－20，取</p><p>　　5.5.7 極限轉(zhuǎn)速驗(yàn)算</p><p>　　載荷因數(shù)，圖24.2－8，,則</p><p>　　載荷分布因數(shù)因載荷角近似為零，所以</p><p>　　由《軸承手冊(cè)》式24.2－35得，</p><p>

98、　　絲杠右端的軸承選擇（略），型號(hào)為61803；采用雙螺母預(yù)緊的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，放松效果好，放松能力隨螺紋聯(lián)接副預(yù)緊力的增加而提高。取名稱為“全金屬六角法蘭面鎖緊螺母”標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)：GB/T6183.1~6183.2-2000,規(guī)格范圍：,軸右側(cè)的螺母為。</p><p>　　5.6 聯(lián)軸器的選擇</p><p><b>　　聯(lián)軸器的分類及特點(diǎn)</b></p>

99、<p>　　表5-1聯(lián)軸器的分類及特點(diǎn)</p><p><b>　　表5-1續(xù)</b></p><p><b>　　續(xù)表5-1</b></p><p>　　計(jì)算轉(zhuǎn)矩：查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》p868</p><p>　　式中：T―――公稱轉(zhuǎn)矩；</p><p>　

100、　K―――工作情況系數(shù)K=1.5,當(dāng)被帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小或載荷平穩(wěn)時(shí)K取較小值。</p><p>　　聯(lián)軸器上軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算：</p><p><b>　?。?.18）</b></p><p>　　選擇型號(hào)為YLD1.</p><p>　　圖5.4 YLD型凸緣聯(lián)軸器</p><p>　　5.7

101、 鍵的選擇與聯(lián)接強(qiáng)度的計(jì)算</p><p>　　見《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》p457</p><p><b>　　（5.19）</b></p><p>　　式中，T――――轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　d――――軸的直徑</b></p><p>　　L――――鍵的工作長度<

102、;/p><p><b>　　K――――鍵與輪轂</b></p><p><b>　　b―――― 鍵寬</b></p><p>　　[P]――― 鍵聯(lián)接的許用比壓</p><p>　　[]―――鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力</p><p>　　[]――― 許用剪應(yīng)力</p>

103、<p><b>　　所以合格。</b></p><p>　　5.8 步進(jìn)電機(jī)的選擇</p><p>　　我們?cè)谶x擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)應(yīng)該主要考慮以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）.步距角是否適合系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的要求。</p><p>　　（2）.步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩是否滿足要求。</p><p&g

104、t;　?。?）.步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)頻率及運(yùn)行頻率是否滿足要求。</p><p><b>　　工作臺(tái)的重量:</b></p><p>　　取：（鋼與鑄鐵的滑動(dòng)摩擦系數(shù)）</p><p><b>　　則，滑動(dòng)摩擦力為：</b></p><p><b>　?。?.20）</b></p

105、><p>　　?。ㄤ撆c鋼的摩擦系數(shù)）則，滾動(dòng)摩擦力為：</p><p><b>　?。?.21）</b></p><p><b>　　所以，</b></p><p><b>　　則，徑向力為: </b></p><p><b>　　扭矩</b

106、></p><p>　　按空載計(jì)算：,其中常數(shù)C按表5-2選取。</p><p>　　表5－2 電機(jī)運(yùn)行參數(shù)</p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)電機(jī)為三相六拍，所以C=0.866；因此，</p><p><b>　　按正常工作計(jì)算：</b></p><p>　　通過《電機(jī)手冊(cè)》可得知</p

107、><p>　　經(jīng)計(jì)算：步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩滿足設(shè)計(jì)要求，據(jù)此選擇電機(jī)型號(hào)36BF003,所以確定電機(jī)設(shè)計(jì)滿足要求。電機(jī)形狀及其數(shù)據(jù)如下所示。</p><p>　　圖 5.4 電機(jī)形狀</p><p><b>　　表5-3電機(jī)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　6 維護(hù)與保養(yǎng)</b></p&g

108、t;<p>　　儀器在不使用是應(yīng)該蓋上塑料保護(hù)蓋，以防止灰塵落入。</p><p>　?。?） 主軸與頂尖主軸應(yīng)定期注入高質(zhì)量的潤滑油（無水、中性）。注油時(shí)，應(yīng)將塑料蓋上的螺釘擰下。</p><p>　　（2） 導(dǎo)軌表面如有灰塵，應(yīng)用軟布濺上汽油將其擦干靜。然后澆上高級(jí)潤滑油</p><p>　?。?） 涂有紅色的螺釘是精密調(diào)整用的，不要隨便擰動(dòng)，否則

109、會(huì)影響儀器的精度。</p><p>　?。?） 滾珠軸承要保持清潔和良好的潤滑</p><p>　?。?） 儀器的精加工表面不準(zhǔn)放儀器附件及其它工具，以免損傷儀器。</p><p><b>　　7 結(jié)論和展望</b></p><p>　　通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，所接受的題目是對(duì)原有老式手動(dòng)的漸開線檢測(cè)儀進(jìn)行數(shù)控改造。機(jī)械設(shè)計(jì)

110、部分主要是對(duì)漸開線齒輪誤差測(cè)量儀的結(jié)構(gòu)的選擇、總體方案的確定以及各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的選擇。通過在東風(fēng)傳動(dòng)公司動(dòng)轉(zhuǎn)廠進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)觀察和查閱大量的資料，我最終確定了在z向和y向添加步進(jìn)電機(jī)確定了此種設(shè)計(jì)方案，并通過嚴(yán)密的計(jì)算，繪制出畢業(yè)設(shè)計(jì)的總裝配圖和相關(guān)的零件圖。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是針對(duì)漸開線齒輪測(cè)量儀的數(shù)控化改造。經(jīng)過此設(shè)計(jì)，又一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新精神，并能獨(dú)

111、立完成老師分配的任務(wù)。在理論和實(shí)踐兩方面得到了鍛煉，增加了我在攀登知識(shí)階梯的信心。</p><p>　　數(shù)控電路部分的設(shè)計(jì)主要是通過編制單片機(jī)語言程序來控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其中選擇了8031作為主控芯片、8255來擴(kuò)展接口芯片、74LS373等芯片，并采用隔離元件進(jìn)行隔離，目的是防止CPU及外圍芯片的損壞。</p><p>　　本設(shè)計(jì)為機(jī)械和數(shù)控系統(tǒng)兩部分。機(jī)械部分的設(shè)計(jì)可以綜合機(jī)械零件的計(jì)算

112、方法及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)分為軟件和硬件兩部分，運(yùn)用了單片機(jī)、微機(jī)及接口等方面的知識(shí)，初步掌握軟硬件的設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，樹立了我的正確設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)了自己發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)

113、和老師的幫助下度過了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師—屠德剛老師，他對(duì)我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最衷心的感謝！</p><p>　　感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多你問素材，還在論文的撰寫和排版燈過

114、程中提供熱情的幫助。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 鄭堤，唐可洪. 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.</p><p>　　[2] 吳宗澤. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[J]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2

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