畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-大型工具顯微鏡基座的設(shè)計(jì).doc

陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 大型工具顯微鏡基座設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 所在學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 測(cè)控技術(shù)與儀器1104班 指導(dǎo)教師 完成地點(diǎn) 陜西理工學(xué)院圖書(shū)館 2015年 6 月 15 日陜西理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)院(系) 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 測(cè)控技術(shù)與儀器(測(cè)控1104) 學(xué)生姓名 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 大型工具顯微鏡基座的設(shè)計(jì) 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作自 2014 年 12 月 9 日 起至 2015 年 6 月 20 日止三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn): 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成內(nèi)容及相關(guān)要求： 大型工具顯微鏡是一種以影象法作為測(cè)量基礎(chǔ)的精密光學(xué)測(cè)量?jī)x器，加上測(cè)刀也能以軸切法來(lái)進(jìn)生更精確的測(cè)量。儀器備有多種附件，并配備不同的放大倍率，可以對(duì)微小工件作精確的測(cè)定，在儀器上配裝附加的投影設(shè)備，可作為輪廓投影儀使用。大型工具顯微鏡為機(jī)器制造工廠、科學(xué)研究機(jī)關(guān)及高等院校的計(jì)量部門(mén)廣泛使用的一種多性能計(jì)量?jī)x器。完成大型工具顯微鏡基座的設(shè)計(jì)：圓工作臺(tái)直徑280mm；圓工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度： 0-360；圓工作臺(tái)分度值1；橫、縱向移動(dòng)范圍0-25mm；橫、縱向移動(dòng)分度值0.01mm。 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)收集資料及參考文獻(xiàn)： 大型工具顯微鏡說(shuō)明書(shū)；機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)；網(wǎng)上有關(guān)大型工具顯微鏡的設(shè)計(jì)內(nèi)容；學(xué)校圖書(shū)館相關(guān)的期刊資料和學(xué)位論文。 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度安排：第1周-第4周：借閱手冊(cè)、收集相關(guān)資料，英譯漢，完成開(kāi)題報(bào)告。第5周-第8周：選擇方案，初步計(jì)算，完成裝配草圖。第9周-第14周：完成裝配圖，繪制零件圖。第15周-第16周：完善圖紙，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師簽名 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名 、 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)簽名 劉春榮 批準(zhǔn)日期 2015-01-16 大型工具顯微鏡基座設(shè)計(jì)游云仙（陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器11級(jí)04班，陜西 漢中 723000）指導(dǎo)老師：陳純摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，一些精密調(diào)節(jié)儀器也是孕育而生,對(duì)于一些微小的距離和角度調(diào)節(jié)的精密儀器需求量也是越來(lái)越廣泛的要求，所以本課題進(jìn)行精密機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、微小位移、微小角度等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。由于是顯微鏡的基座設(shè)計(jì)，所以在進(jìn)行角度和位移調(diào)節(jié)上都采取手動(dòng)進(jìn)行精密調(diào)節(jié)，首先調(diào)節(jié)手柄與滾珠絲杠連接帶動(dòng)工作臺(tái)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)微小橫向和縱向的位移，手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)小角度的調(diào)節(jié)，其內(nèi)部是利用蝸輪蝸桿傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。滾珠絲杠和蝸輪蝸桿傳動(dòng)是此次研究的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié)。其次是進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)元件的選擇和一些零部件的強(qiáng)度校核，最終設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)角度和直線位移的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。關(guān)鍵詞傳動(dòng)系統(tǒng)，位移調(diào)節(jié)，角度調(diào)節(jié)，強(qiáng)度校核The design of the base of large tool microscopeYouyunxian（Grade11,Class04,Major Measurement Control Technology And Instrument，school of mechanical engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi）Tutor:chen chunAbstract:With the continuous development of science and technology, greatly promote the cross of different subjects and penetration, led to the revolution and reform in the field of engineering. In the field of mechanical engineering, because of the rapid development of microelectronics technology and computer technology to the mechanical industry and its mechanical and electrical integration, which is formed by the penetration of the technology of mechanical industry structure, product, organization, function and structure, mode of production and management system, great changes have taken place in some advanced instruments is born, for some small distance and Angle adjustment precision instrument demand is also more and more widely, so this topic for the design of precision mechanical structure, small displacement, small Angle adjusting mechanism design.Because it is the base of the microscope design and so on which can adjust the Angle and displacement are taken manually precision adjustment, first of all, the regulating handle connected to the ball screw drive the workbench mobile implementation small horizontal and vertical displacement, manual adjustment table of small Angle adjustment, the interior is to use the worm gear and worm drive. Ball screw and worm gear and worm drive is the basis of the research and the important link. Followed by the choice of standard components and some parts of intensity, the final design can realize Angle and linear displacement of the transmission mechanism.Keywords:The transmission system, displacement adjustment, Angle adjustment, strength check目 錄1 緒論11.1課題研究的背景11.1.1工具顯微鏡主要類別11.1.2課題研究的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀31.2課題研究的目的和意義31.3 課題研究?jī)?nèi)容41.4 本章小結(jié)42 工業(yè)顯微鏡基座的方案設(shè)計(jì)52.1、基座的工作原理52.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)52.2、基座設(shè)計(jì)方案的選擇72.2.1 XY基座滑動(dòng)設(shè)計(jì)方案的選擇72.2.2、盤(pán)面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)92.3本章小結(jié)103傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)113.1、導(dǎo)軌和絲桿螺母副的選用113.1.1燕尾槽滑動(dòng)導(dǎo)軌的選用113.1.2絲杠螺母副的選用113.2、絲桿軸的設(shè)計(jì)113.2.1 軸的用途113.2.2軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容113.2.3 軸的材料113.2.4絲桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)113.2.5 擬定軸上零件的裝配方案123.2.6軸上零件的定位123.2.7 X絲桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)123.2.8初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑123.3 絲杠螺母副的選用計(jì)算133.3.1 絲杠螺母的導(dǎo)程的確定133.3.2. 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷133.3.3. 臨界壓縮負(fù)荷133.3.4.絲杠拉壓振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率驗(yàn)算133.3.5 絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度143.3.6 傳動(dòng)精度計(jì)算143.4、蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)153.5、裝配圖的繪制163.6、本章小結(jié)174 圖紙繪制184.1 軟件的選擇184.2 圖紙繪畫(huà)18總 結(jié)19致 謝20參考文獻(xiàn)21II1 緒論1.1課題研究的背景顯微鏡是一種精密的光學(xué)儀器，已有300多年的發(fā)展史。自從出現(xiàn)了顯微鏡，人類看到了以前看不到的許多微小生物和構(gòu)成生物的基本單元細(xì)胞?，F(xiàn)在，不僅僅有能放大千余倍的光學(xué)顯微鏡，而且也有放大幾十萬(wàn)倍的電子顯微鏡，讓我們?nèi)祟悓?duì)生物體的生命活動(dòng)規(guī)律有了更進(jìn)一步的了解。在普通中學(xué)生物教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)中，很多的是要通過(guò)顯微鏡來(lái)完成，因此，顯微鏡性能的好壞是做好觀察實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。1顯微鏡的組成結(jié)構(gòu)主要包括鏡筒、物鏡轉(zhuǎn)換器、調(diào)節(jié)器、載物臺(tái)及鏡座組成。21.1.1工具顯微鏡主要類別小型工具顯微鏡JGX-1型是具有繁用性的精密光學(xué)計(jì)量?jī)x器之一。測(cè)量范圍廣。精確可靠，操作方便。因而特別適用于精密機(jī)械制造與工具制造工業(yè)。主要使用范圍如下：圖1.1 小型工具顯微鏡JGX-1型（1）測(cè)定形狀樣板，樣板刀等按照直角坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)定;（2）測(cè)定螺紋其中包括螺紋的中徑、外徑、內(nèi)徑，螺距，螺形角，螺形角對(duì)螺紋軸的輪廓位置和螺紋形狀（齒面的圓整性平坦性，平直性等。）（3）測(cè)定角度：測(cè)定螺紋梳形車刀，螺紋銑刀的螺形角，各種樣板銑刀的輪廓角和各種形狀樣板的角度等。（4）它也可作為觀察顯微鏡使用，例如作表面光潔度檢定及其他類似工作。（5）它可配用特殊設(shè)備與附件，并可變換不同的放大倍烽對(duì)于形狀復(fù)雜或微小工件的測(cè)定極為方便3JX6大型工具顯微鏡JX6大型工具顯微鏡是一種最基礎(chǔ)的精密光學(xué)測(cè)量?jī)x器.大型工具顯微鏡為機(jī)器制造工廠、科學(xué)研究機(jī)關(guān)及高等院校的計(jì)量部門(mén)廣泛使用的一種多性能計(jì)量?jī)x器?？勺饕韵赂黜?xiàng)測(cè)定：1、檢定樣板、樣板刀、樣板銑刀、沖模和凸輪的形狀。2、測(cè)量螺紋的中徑、外徑、內(nèi)徑、螺距、螺形角、螺形角對(duì)螺紋軸的輪廓位置和螺紋 形狀（齒形圓整性、平面性、平直角等）。3、測(cè)量螺紋車刀、螺紋梳形車刀、螺紋銑刀的螺形角，各種樣板銑刀和各種形狀的樣板輪廓角等。44、使用光學(xué)定位器測(cè)量?jī)?nèi)孔和各種槽的寬度。第 1 頁(yè) 共 26 頁(yè)5、使用雙像目鏡測(cè)量?jī)煽组g中心距離及零件上的狹縫、線段或具有對(duì)稱圖形的圖形之間的距離等。6、如果加上圓弧輪廓目鏡，可方便精確地測(cè)量R0.1R100的圓弧尺寸。儀器的主要用途JGX-2型大型工具顯微鏡是一種最基礎(chǔ)的精密光學(xué)測(cè)量?jī)x器，儀器備有圖1.2 JGX-2型工具顯微鏡多種附件。并配備不同的放大倍率，以便對(duì)微小工件也能作精確的測(cè)定.大型工具顯微鏡為工廠、科學(xué)研究機(jī)構(gòu)及高等院校的計(jì)量部門(mén)廣泛使用的一種多用途的計(jì)量?jī)x器。作為工具制造廠產(chǎn)品鑒定的基本工具，也適用于其它精密機(jī)械制造廠，科學(xué)研究單位及學(xué)校等，供生產(chǎn)或科學(xué)研究之用。主要功能：1.檢定樣板、樣板刀、沖模和凸輪的形狀2.測(cè)量螺紋的中徑、外徑、內(nèi)徑、螺距、螺形角、螺形角對(duì)螺紋軸的輪廓位置和螺紋形狀（齒面圓整性、平坦性、平直度等）。3.測(cè)量螺紋車刀、螺紋梳形車刀、螺紋銑刀的螺形角、各種樣板銑刀和各種形狀的樣板的輪廓角等。4.使用光學(xué)定位器測(cè)量?jī)?nèi)孔和各種槽的寬度。5.使用雙像目鏡測(cè)量?jī)煽组g中心距離及零件上的狹縫、線段或具有對(duì)稱圖形之間的距離等。6.使用圓弧輪廓目鏡，可方便精確地測(cè)量半徑0.1-100mm的圓弧尺寸。電腦型工具顯微鏡JX13B主要用途：微機(jī)型萬(wàn)能工具顯微鏡JX13B是在數(shù)字式萬(wàn)能工具顯微鏡JX11B的基礎(chǔ)上采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。配置了優(yōu)于影象法和軸切法的雙光束干涉條紋測(cè)量法使微5圖1.3 電腦型工具顯微鏡JX138機(jī)型萬(wàn)工顯系統(tǒng)性能得到了大大提高，軟件的可組合性和可開(kāi)發(fā)性增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能，在更大范圍內(nèi)滿足廣大用戶的需要。微機(jī)型萬(wàn)能工具顯微鏡是機(jī)械、電子制造業(yè)、計(jì)量測(cè)試所廣泛使用的一種多用途計(jì)量?jī)x器。可以用來(lái)測(cè)量量程內(nèi)的任何零件的尺寸、形狀、角度和位置。典型測(cè)量對(duì)象有：測(cè)量各種成型零件如樣板、樣板車刀、樣板銑刀、沖模和凸輪的形狀。測(cè)量外螺紋（螺紋塞規(guī)、絲桿和蝸桿等）的中徑、小徑、螺距、牙型半角。測(cè)量齒輪滾刀的導(dǎo)程、齒形和牙型角。測(cè)量電路板、鉆模或孔板上的孔的位置度，鍵槽的對(duì)稱度等形位誤差。 本次設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行鏡座基座的設(shè)計(jì)，此基座具有縱向和橫向微調(diào)的距離，在角度調(diào)節(jié)中具有微小角度調(diào)節(jié)的作用，在調(diào)節(jié)中都具有刻度標(biāo)識(shí)。1.1.2課題研究的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀近年來(lái)，我國(guó)儀器儀表行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)良好，是得益與我國(guó)機(jī)械、輕紡、冶金、石化行業(yè)等。顯微鏡等儀器儀表領(lǐng)域經(jīng)營(yíng)狀況明顯好轉(zhuǎn)，而且國(guó)家政策導(dǎo)向和國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展趨勢(shì)對(duì)該行業(yè)產(chǎn)生有利的拉動(dòng)了。2008年顯微鏡行業(yè)銷售收入26.23億元，2009年1-5月顯微鏡行業(yè)銷售收入增速有所放緩。銷售收入9.81億元，同比增長(zhǎng)9.4%。我國(guó)顯微鏡行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前表現(xiàn)為；門(mén)類齊全，有一定的行業(yè)基礎(chǔ)，在發(fā)展中國(guó)家，屬于“上游”，與發(fā)達(dá)國(guó)家則差距明顯。另外，我國(guó)的顯微鏡行業(yè)集中度低，企業(yè)呈現(xiàn)出“多、散、弱”特征，科技開(kāi)發(fā)力不強(qiáng)，產(chǎn)品穩(wěn)定性，可靠性有差距。6國(guó)內(nèi)的顯微鏡品牌大多數(shù)由光學(xué)儀器廠而來(lái)的，因?yàn)樵缙诘娘@微鏡并不是很普及，多由進(jìn)口而來(lái)，隨著戰(zhàn)爭(zhēng)的爆發(fā)，錢(qián)臨照等人在云南建立一小型光學(xué)車間，由外廠負(fù)責(zé)加工金屬部件，制成數(shù)百臺(tái)包括有油浸物鏡的高倍顯微鏡，分送抗日后方教學(xué)，醫(yī)學(xué)和工程建設(shè)單位使用，這事國(guó)內(nèi)第一次批量生產(chǎn)顯微鏡。解放后，由于社會(huì)主義制度的優(yōu)越性，國(guó)內(nèi)紛紛建起了當(dāng)時(shí)比較出名的上海光學(xué)廠、南京江南光學(xué)廠、重慶光學(xué)儀器廠、廣州光學(xué)廠、桂林光學(xué)廠等。我國(guó)的顯微鏡制造行業(yè)已經(jīng)有將近70年歷史。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)顯微鏡的產(chǎn)量每年月15億元，有一半用于出口。在世界顯微鏡的中低端市場(chǎng)。中國(guó)品牌占有一席之地。顯微鏡行業(yè)對(duì)技術(shù)要求很高，核心是物鏡的設(shè)計(jì)與加工。其中將傾注大量的心血和人力了。這些都是需要有資歷、有技術(shù)的人員了。所以國(guó)內(nèi)的顯微鏡市場(chǎng)品牌劃分相對(duì)來(lái)講比較簡(jiǎn)單，出名的就那么幾家了。71.2課題研究的目的和意義 在如今現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)中，伴隨著加工零件種類多樣化及工藝合理化發(fā)展的要求，加工零件的方法也呈現(xiàn)出多種多樣，金屬切削加工就是利用刀具切除被加工零件中多余材料的方法，是機(jī)械制造行業(yè)中最基本的加工方法，金屬切削加工過(guò)程是由金屬切削機(jī)床來(lái)實(shí)現(xiàn)的。金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓和輥的軋等，在這其中機(jī)床切削加工的工作量約占總制造工作量的40%60%(其中鉆床占11.2%),所以在目前機(jī)械制造行業(yè)中金屬切削機(jī)床是主要的加工設(shè)備。而機(jī)床的技術(shù)性能又直接影響機(jī)械制造行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，所以為了提高國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)，必須對(duì)機(jī)械儀器的發(fā)展作出新的要求。當(dāng)顯微鏡的鏡頭調(diào)節(jié)完畢后，需要慢速的而且精密調(diào)節(jié)時(shí)，一般用電機(jī)調(diào)節(jié)，但是有時(shí)候電機(jī)調(diào)節(jié)不是很方面，人工要不時(shí)的輸入要移動(dòng)的參數(shù)一邊還要看目鏡，所以顯微鏡的基座要設(shè)計(jì)成手動(dòng)可以調(diào)節(jié)的，操作人員根據(jù)需要觀察的區(qū)域進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以對(duì)顯微鏡基座調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常有必要的而且迫切可行的。81.3 課題研究?jī)?nèi)容本課題主要進(jìn)行顯微鏡基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先完包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、及傳動(dòng)絲杠的強(qiáng)度校核，其次是進(jìn)行主要零件的設(shè)計(jì)選擇和計(jì)算，最后設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的顯微鏡調(diào)節(jié)基座，主要研究?jī)?nèi)容如下：1、研究調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理；2、對(duì)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)；3、傳動(dòng)絲桿、渦輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核；4、繪制機(jī)械裝配圖及零件圖5、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；1.4 本章小結(jié) 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和學(xué)校的圖書(shū)館查閱大型工具顯微鏡基座的有關(guān)信息，初步了解大型工具顯微鏡的最基本的一些信息。根據(jù)相關(guān)信息擬定出自己對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的一個(gè)規(guī)劃2 工業(yè)顯微鏡基座的方案設(shè)計(jì) 大型工業(yè)顯微鏡是一種以影像法作為測(cè)量基礎(chǔ)的精密光學(xué)測(cè)量?jī)x器，加上測(cè)刀也能以軸切法來(lái)進(jìn)行更精確的測(cè)量。儀器設(shè)備有多種附件，并配備不同的放大倍率，可以對(duì)微小工件作精密的測(cè)定，在儀器上配裝附件的投影設(shè)備，可作為輪廓投影儀器使用。9大型工業(yè)顯微鏡為機(jī)器制造廠、科學(xué)研究機(jī)關(guān)及高等院校等計(jì)量部門(mén)廣泛使用的一種多性能的計(jì)量?jī)x器，完成大型工具顯微鏡基座設(shè)計(jì)的基本參數(shù)及技術(shù)要求為：圓工作臺(tái)直徑為280mm；圓工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度為：0360度；圓工作臺(tái)分度值精度為1分，橫、縱向移動(dòng)范圍為0-25mm，橫、縱向的移動(dòng)精度為0.01mm。2.1、基座的工作原理工業(yè)顯微鏡基準(zhǔn)主要廣泛應(yīng)用于顯微鏡移動(dòng)物體的調(diào)節(jié)作用。其工作原理如下：人工將被測(cè)物體放置在載物臺(tái)上，如果物體需要移動(dòng)到指定位置或者需要做微小調(diào)節(jié)時(shí)使用此功能，如果需要橫向或者縱向調(diào)節(jié)時(shí)人工只需要調(diào)節(jié)傳動(dòng)絲桿，傳動(dòng)絲桿帶動(dòng)燕尾槽板，燕尾槽板在燕尾槽內(nèi)滑動(dòng)，燕尾槽板帶動(dòng)橫、縱移動(dòng)板進(jìn)行水平移動(dòng)；如果需要圓周方向調(diào)節(jié)時(shí)，人工也是調(diào)節(jié)蝸桿，蝸桿和渦輪進(jìn)行傳動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)圓盤(pán)面板的圓周旋轉(zhuǎn)，在圓盤(pán)的不動(dòng)盤(pán)面上刻有角度的標(biāo)識(shí)碼，方便調(diào)節(jié)時(shí)有刻度可循。102.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)本次設(shè)計(jì)參考JGX-2大型工具顯微鏡。JGX2大型工具顯微鏡具有下列主要功能和特點(diǎn)：1工作臺(tái)可作360度轉(zhuǎn)動(dòng)，縱橫滑板采用精密鋼珠導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，有效測(cè)程均為0-50mm，最小分劃0.01mm及0.005mm/格兩種，相對(duì)精度1，測(cè)量數(shù)據(jù)可靠，使用壽命長(zhǎng)。2采用顯微鏡測(cè)角度盤(pán)結(jié)構(gòu)，測(cè)角目鏡配米字線分劃板，適于被測(cè)件角度的量測(cè)。另可選配數(shù)碼電子目鏡連接，電腦做圖像處理及計(jì)算，十分方便；配數(shù)碼電子視頻目鏡，直接用電視演示觀察檢測(cè)全過(guò)程。儀器工作照明系統(tǒng)，采用世界先進(jìn)的通用輸入電壓，AC100V-240V，47-63HZ自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓電源。并選用LED發(fā)光管白色冷光源，作為上下照明光源，亮度可調(diào)節(jié)，光源壽命長(zhǎng)，操作方便，減少視力的疲勞。免灰塵、潮濕、氣溫突變或含有酸堿性的氣體環(huán)境。113、JGX2大型工具顯微鏡的光學(xué)部件有：目鏡、物鏡、玻璃工作臺(tái)等，光學(xué)零件的表面油污灰塵清潔，可用脫脂棉花蘸以少許酒精和乙醚混合液，輕輕揩拭，切勿將鏡片擦毛。4、JGX2大型工具顯微鏡維護(hù)、保養(yǎng)、調(diào)試，未經(jīng)技術(shù)培訓(xùn)不具備專業(yè)技能的人員不得隨意拆卸調(diào)試和清洗加油。5、電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需先切斷電源，再進(jìn)行檢查。透射照明燈泡需要更換燈泡，先切斷電源，再?gòu)墓ぷ髋_(tái)中央孔洞基座面上，卸除M2螺釘兩只，即可將燈具拉出，進(jìn)行檢查更換。JGX2大型工具顯微鏡主要技術(shù)參數(shù)如下：12表2.1 JGX-2大型工具顯微鏡基礎(chǔ)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)備注1顯微物鏡放大倍率/工作距離2X/67mm2顯微目鏡放大倍率/視場(chǎng)15X/13mm3.數(shù)碼電子目鏡及連接組件視頻顯微目鏡及連接組件SED-1001套選配4.測(cè)量工作臺(tái)(1)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍(2)工作臺(tái)玻璃直徑(3)滑板:橫向X軸測(cè)量范圍 縱向Y軸測(cè)量范圍(4)測(cè)微手輪分度值360度90mm0-50mm0-50mm0.01mm4.測(cè)量工作臺(tái)(1)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍(2)工作臺(tái)玻璃直徑(3)滑板:橫向X軸測(cè)量范圍 縱向Y軸測(cè)量范圍(4)測(cè)微手輪分度值360度90mm0-50mm0-50mm0.01mm5.顯微鏡轉(zhuǎn)盤(pán) 角度盤(pán)分度值 角度盤(pán)游標(biāo)分度值0-360度1度66.儀器示值誤差(5+L/20um)7. 顯微鏡電源輸入電壓范圍電源輸出電壓LED光源 上光源 下光源 保險(xiǎn)絲管 上下光源燈泡AC100V-240V 47-63HZDC12V 0.5A1A/250V6.3V/2.5W8.工作臺(tái)與物鏡間最大距離 顯微鏡外形尺寸 高長(zhǎng)寬 裝箱外形尺寸高長(zhǎng)寬140mm4503505005003104309.顯微鏡重量: 裝箱后重量20kgJGX2大型工具顯微鏡的主要結(jié)構(gòu)圖2.1 JGX-2大型工具顯微鏡結(jié)構(gòu)2.2、基座設(shè)計(jì)方案的選擇2.2.1 XY基座滑動(dòng)設(shè)計(jì)方案的選擇A、直線導(dǎo)軌滑座的設(shè)計(jì)在XY軸向移動(dòng)時(shí)，我們選擇直線導(dǎo)軌作為滑動(dòng)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌副是數(shù)控機(jī)床的重要部件之一，導(dǎo)軌的作用是使運(yùn)動(dòng)部件能沿一定軌跡運(yùn)動(dòng)，并承受運(yùn)動(dòng)部件及工件的重量和切削力。它在很大程度上決定數(shù)控機(jī)床的剛度、精度和精度保持性。13數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌必需具有較高的導(dǎo)向精度、高剛度、高耐磨性，機(jī)床在高速進(jìn)給時(shí)不振動(dòng)、低速進(jìn)給時(shí)不爬行等特性。目前數(shù)控機(jī)床使用的導(dǎo)軌主要有3種：塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。14 1.塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌 目前，工業(yè)搬運(yùn)機(jī)械中所使用的滑動(dòng)導(dǎo)軌材料為鑄鐵對(duì)塑料或鑲鋼對(duì)塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌塑料常用聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶和環(huán)氧型耐磨涂層兩類。（1）聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的特點(diǎn)：摩擦特性好、耐磨特性好、減振性好和工藝性好。（2）環(huán)氧型耐磨涂層：環(huán)氧型耐磨涂層是以環(huán)氧樹(shù)脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成液狀或膏狀為一組份和固化劑為另一組份的雙組份塑料涂層。152.滾動(dòng)導(dǎo)軌直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副具有以下特點(diǎn)：（1）摩擦因數(shù)小，運(yùn)動(dòng)靈活；（2）動(dòng)、靜摩擦因數(shù)基本相同，因而起動(dòng)阻力小，而不易產(chǎn)生爬行；（3）可以預(yù)緊，剛度高；（4）壽命長(zhǎng)；（5）精度高；（6）潤(rùn)滑方便，可以采用脂潤(rùn)滑，一次填裝，長(zhǎng)期使用；（7）由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購(gòu)選用。16因此滾動(dòng)導(dǎo)軌副被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、測(cè)量機(jī)和測(cè)量?jī)x器上。滾動(dòng)導(dǎo)軌副的主要缺點(diǎn)是抗沖擊載荷的能力較差，且滾動(dòng)導(dǎo)軌副對(duì)灰塵屑末等較敏感,應(yīng)有良好的防護(hù)罩。滾動(dòng)導(dǎo)軌有多種形式，目前常用的滾動(dòng)導(dǎo)軌為直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌主要由導(dǎo)軌體、滑塊、滾柱或滾珠、保持器、端蓋等組成。當(dāng)滑塊與導(dǎo)軌體相對(duì)移動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動(dòng)，并通過(guò)端蓋內(nèi)的滾道，從工作負(fù)荷區(qū)到非工作負(fù)荷區(qū)，然后再滾動(dòng)回工作負(fù)荷區(qū)，不斷循環(huán)，從而把導(dǎo)軌體和滑塊之間的移動(dòng)變成滾動(dòng)體的滾動(dòng)。為防止灰塵和臟物進(jìn)入導(dǎo)軌滾道，滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊，滑塊上還有潤(rùn)滑油杯。17最近新出現(xiàn)的一種在滑塊兩端裝有自動(dòng)潤(rùn)滑的滾動(dòng)導(dǎo)軌，使用時(shí)無(wú)須再配潤(rùn)滑裝置.使用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌作為滑動(dòng)體時(shí)，所得到的XY移動(dòng)的裝配圖如下圖2.3所示：圖2.3 XY軸向移動(dòng)圖B、燕尾槽滑動(dòng)設(shè)計(jì)方案燕尾槽一般與燕尾配合使用,在導(dǎo)軌上用得比較多,如車床的中拖板.其作用是:一是精度較高且間隙可調(diào),如車床上的燕尾槽,用一軸向可移動(dòng)的斜鐵來(lái)調(diào)間隙,二是承載能力大,在設(shè)計(jì)過(guò)程中只需要一個(gè)螺栓調(diào)節(jié)其左右移動(dòng)或者前后移動(dòng)，對(duì)于其設(shè)計(jì)上結(jié)構(gòu)更加緊湊。9燕尾的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如下圖2.4所示：圖2.4 燕尾的設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖通過(guò)以上的分析對(duì)比，在X/Y軸向移動(dòng)中，使用直線導(dǎo)軌更便捷，但是從結(jié)構(gòu)上看，直線導(dǎo)軌所占用的空間就比較大，而且不緊湊，而用燕尾槽的設(shè)計(jì)XY方向的移動(dòng)，就可以避免此類問(wèn)題的發(fā)生，在螺栓調(diào)節(jié)過(guò)程中，燕尾的設(shè)計(jì)更為緊湊，而且對(duì)于這種精密調(diào)節(jié)儀器的底座，燕尾的使用要優(yōu)先與直線導(dǎo)軌。2.2.2、盤(pán)面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)A、 蝸輪蝸桿傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)是用來(lái)傳遞空間交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。最常用的是軸交角=90的減速傳動(dòng)。18蝸桿傳動(dòng)能得到很大的單級(jí)傳動(dòng)比，在傳遞動(dòng)力時(shí)，傳動(dòng)比一般為580，常用1550；在分度機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)比可達(dá)300，若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000。蝸輪蝸桿傳動(dòng)工作平穩(wěn)無(wú)噪音。蝸桿反行程能自鎖。19這種蝸桿，在垂直于蝸桿軸線的平面(即端面)上，齒廓為阿基米德螺旋線，在包含軸線的平面上的齒廓(即軸向齒廓)為直線，其齒形角0=20。它可在車床上用直線刀刃的單刀(當(dāng)導(dǎo)程角3時(shí))或雙刀(當(dāng)3時(shí))車削加工。安裝刀具時(shí)，切削刃的頂面必須通過(guò)蝸桿的軸線。這種蝸桿磨削困難，當(dāng)導(dǎo)程角較大時(shí)加工不便。蝸輪蝸桿傳動(dòng)主要的缺點(diǎn)為：傳動(dòng)效率較低，不宜在大功率下長(zhǎng)期連續(xù)工作；為了減磨耐磨，蝸輪齒圈需用貴重的青銅制造，成本較高。對(duì)于蝸輪蝸桿傳動(dòng)，其主要的傳動(dòng)示意圖如下圖2.5所示：圖2.5 蝸輪蝸桿傳動(dòng)示意圖B、錐齒輪傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 錐齒輪是圓錐齒輪的簡(jiǎn)稱，它用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩相交軸之間的傳動(dòng),兩軸交角S稱為軸角，其值可根據(jù)傳動(dòng)需要確定，一般多采用90。18錐齒輪的輪齒排列在截圓錐體上，輪齒由齒輪的大端到小端逐漸收縮變小，如下圖2.5所示。由于這一特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于圓柱齒輪中的各有關(guān)圓柱在錐齒輪中就變成了圓錐，如分度錐、節(jié)錐、基錐、齒頂錐等。錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲線齒等形式。直齒和斜齒錐齒輪設(shè)計(jì)、制造及安裝均較簡(jiǎn)單，但噪聲較大，用于低速傳動(dòng)（5m/s）；曲線齒錐齒輪具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小及承載能力大等特點(diǎn)，用于高速重載的場(chǎng)合。20 圓錐齒輪傳動(dòng)是用來(lái)傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。特點(diǎn)是可用于兩個(gè)互相垂直的軸的傳動(dòng)，而一般圓柱齒輪只能用于平行軸，在進(jìn)行顯微鏡基座調(diào)節(jié)中可以看出，該調(diào)節(jié)是可以用個(gè)水平力傳遞到垂直方向，從而改變其傳動(dòng)方向和實(shí)現(xiàn)臺(tái)面板圓周旋轉(zhuǎn)的功能。21圓錐齒輪傳動(dòng)具有扭矩大 力量損失小等特點(diǎn)； 從蝸輪蝸桿傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方案可以看出，兩者都有優(yōu)缺點(diǎn)，但是綜合考慮，對(duì)于顯微鏡的基座旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，其實(shí)不需要那么高的扭矩和轉(zhuǎn)速，都是靠人工來(lái)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的，所以在進(jìn)行臺(tái)面旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)上，我們旋轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)臺(tái)面的旋轉(zhuǎn)比較理想，所以最終選擇蝸輪蝸桿傳動(dòng)。2.3本章小結(jié) 了解大型工具顯微鏡最工作原理后，對(duì)其進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的方案來(lái)。從提出的方案中來(lái)獲取最適合的方案來(lái)。3傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)X-Y數(shù)控工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的X-Y工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備等。模塊化的X-Y數(shù)控工作臺(tái)，通常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動(dòng)機(jī)做執(zhí)行元件用來(lái)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工作臺(tái)在X、Y方向的直線移動(dòng)。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門(mén)廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。由于我們?cè)O(shè)計(jì)的顯微鏡基座調(diào)整模塊是標(biāo)準(zhǔn)的X、Y調(diào)節(jié)平臺(tái)，在使用過(guò)程中都是人工進(jìn)行手工調(diào)節(jié)，所以不需要電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，只需要在絲杠上面裝有可以調(diào)節(jié)的手柄就可以了。3.1、導(dǎo)軌和絲桿螺母副的選用3.1.1燕尾槽滑動(dòng)導(dǎo)軌的選用此次設(shè)計(jì)XY顯微鏡基座的工作臺(tái)，不需要承受較大的載荷，人工手工調(diào)節(jié)需要重復(fù)定位精度高，因此選用燕尾槽滑動(dòng)作為運(yùn)動(dòng)的載體，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。3.1.2絲杠螺母副的選用人工旋轉(zhuǎn)絲桿運(yùn)動(dòng)，通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，需要滿足mm的定位精度，滑動(dòng)絲杠副間隙較大，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到要求，滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙，所以對(duì)于絲桿副的選擇好壞直接影響傳動(dòng)精度。3.2、絲桿軸的設(shè)計(jì)3.2.1 軸的用途軸也是組成機(jī)器的主要零件之一，一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功能是支撐和傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。3.2.2軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容軸的設(shè)計(jì)也和其它零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和震動(dòng)穩(wěn)定方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求的軸和受到大力的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，防止工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行震動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算，防止發(fā)生共振而破壞。3.2.3 軸的材料軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。3.2.4絲桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。但軸的結(jié)構(gòu)形式都必須滿足軸和裝在軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。3.2.5 擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序、和相互關(guān)系。例如本次設(shè)計(jì)裝配方案是：半聯(lián)軸器、軸承端蓋、圓螺母、套筒、成對(duì)角接觸球軸承、絲杠螺母副，依次從軸的右端向左端安裝，左端只裝軸承和端蓋。這樣就對(duì)個(gè)段軸的粗細(xì)順序作了初步安排。3.2.6軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，保證其準(zhǔn)確的工作位置。1零件的軸向定位軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來(lái)保證的。利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然使軸的直徑加大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。滾動(dòng)軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承，軸肩的高度可查手冊(cè)中軸承的安裝尺寸。套筒定位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，軸上不需開(kāi)槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個(gè)零件之間的定位。如兩零件的間距較大時(shí)，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料用量。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速很高時(shí)，也不宜采用套筒定位。軸端擋圈適用于固定軸端零件，可以承受較大的軸向力。軸端擋圈可采用單螺釘固定，為了防止軸端擋圈轉(zhuǎn)動(dòng)造成螺釘松脫，可加圓拄銷鎖定軸端擋圈，也可采用雙螺釘加止動(dòng)墊片防松。本次設(shè)計(jì)的軸向定位是使用左右兩個(gè)軸承端蓋來(lái)進(jìn)行固定軸向的間隙。3.2.7 XY絲桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）主要參數(shù)確定縱向工作行程為25mm進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的總阻力F運(yùn)動(dòng)臺(tái)板質(zhì)量重量初估5Kg測(cè)量系統(tǒng)的縱向、橫向、垂直切削力（FX FY FZ=0）所以，設(shè)軸向壓力F=G（2）確定絲杠的等效負(fù)載工作負(fù)載是指工作時(shí)，實(shí)際作用在絲杠上的軸向壓力，它的數(shù)值可用進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算。選用導(dǎo)軌為滾動(dòng)導(dǎo)軌，而一般情況下，滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為0.0025-0.005，取摩擦系數(shù)f為0.005，則絲杠所受的最大牽引力為 (5.1)故其等效負(fù)載可按下式計(jì)算（估算 t1=t2 ;n2=2n1） (5.2)由以上確定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的總阻力F=12N3.2.8初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑先按機(jī)械設(shè)計(jì)中15-2公式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，并根據(jù)表15-3取A0=125，于是：則取絲桿最小直徑為6mm。 (5.3)3.3 絲杠螺母副的選用計(jì)算3.3.1 絲杠螺母的導(dǎo)程的確定再本設(shè)計(jì)中，調(diào)節(jié)手柄與絲杠直接相連，傳動(dòng)比i=1，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要重復(fù)定位精度為0.01mm，所以在圓周范圍內(nèi)，是可以劃分的，比如360度可以劃分為4個(gè)小刻度為一檔次，也就是說(shuō)圓周方向可以分90個(gè)刻度，每個(gè)刻度大概為0.011，則絲杠的導(dǎo)程為1mm，就是轉(zhuǎn)動(dòng)一周滑動(dòng)板可以走1mm，轉(zhuǎn)動(dòng)4格，可以是0.044mm，所以絲桿的導(dǎo)程為1mm3.3.2. 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷 查表，取絲杠的工作壽命Th為15000h，同時(shí)取精度系數(shù)fa=1，負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)fw=105，溫度系數(shù)ft=0.95，硬度系數(shù)fh=1，可靠性系數(shù)fk=0.53；平均轉(zhuǎn)速為30r/min。 (5.4)選用滑動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，絲杠公稱直徑為，基本導(dǎo)程，絲杠螺母的接觸剛度為1692N/，螺旋升角絲杠的底徑9mm，螺母長(zhǎng)度為240mm，取絲杠的精度等級(jí)為1級(jí)。3.3.3. 臨界壓縮負(fù)荷 確定絲杠螺紋部分的長(zhǎng)度LU。LU等于被測(cè)工件的的最大行程（25mm）加上螺母長(zhǎng)度（50mm）加兩端余程最終還是240.LU為240mm。支撐跨度L1應(yīng)略大于LU，取為L(zhǎng)1=267mm。絲杠全長(zhǎng)為L(zhǎng)=284mm。臨界壓縮負(fù)荷為 (5.5)式中E- 材料的彈性模量，；I 絲杠最小截面慣性矩L0最大受壓長(zhǎng)度，按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取L0=284mm；K1安全系數(shù)，一般取K1=1/3；最大軸向工作載荷， ；絲杠支撐方式系數(shù)，查表得，則 (5.6)可見(jiàn)遠(yuǎn)大于，滿足要求3.3.4.絲杠拉壓振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率驗(yàn)算已知：軸承的接觸剛度，絲杠螺母的接觸剛度，絲杠的最小拉壓剛度(5.7)當(dāng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中，L分別為284mm和100mm。螺母座剛度。軸向拉壓總剛度為： (5.8)絲杠拉壓振動(dòng)的固有頻率 (5.9)由計(jì)算可知，絲杠拉壓振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于30r/min，所以能滿足要求。 3.3.5 絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 (5.10) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得平移物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 (5.11) 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 絲杠扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率為： (5.12)顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于30r/min，所以，能滿足要求。3.3.6 傳動(dòng)精度計(jì)算絲杠的拉壓剛度 (5.13)由以上的各條件可知最小機(jī)械傳動(dòng)剛度為 (5.14) 最大機(jī)械傳動(dòng)剛度 (5.15) 因此得到由于機(jī)械傳動(dòng)裝置所引起的定位誤差為 (5.16)其中，F(xiàn)0為空載時(shí)導(dǎo)軌的靜摩擦力。通過(guò)上述系列的計(jì)算和核算，得出如下絲桿的傳動(dòng)圖，如圖3.1所示:圖3.1 絲桿傳動(dòng)圖3.4、蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)在上述設(shè)計(jì)中，我們需要將臺(tái)面上的東西作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以我們采取蝸輪蝸桿傳動(dòng)將水平方向的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（1）選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)GB/T 10085-1988的推存，采用漸開(kāi)線蝸桿（ZI）。 （2）選擇材料蝸桿：根據(jù)庫(kù)存材料的情況，并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。 因而蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用45號(hào)鋼制造。(3) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由手冊(cè)知傳動(dòng)中心距 (5.17)1、確定載荷系數(shù)K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)=1;由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取使用系數(shù)=1.15由轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)=1.2;K=1.382、確定彈性影響系數(shù) 因用鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故=1603、確定接觸系數(shù) 假設(shè)蝸桿分度圓直徑d和傳動(dòng)中心距a的比值d/a =0.32,從而可查得=3.14、確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,可從手冊(cè)中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60j=60150000=1.66 (5.18)壽命系數(shù) = =0.704 (5.19)則 =0.704268=188.6 (5.20)5、計(jì)算中心距 mm=95mm (5.21)取中心距a=97mm,完全滿足要求，取模數(shù)m=2，蝸桿分度圓直徑d1=56mm。這時(shí)d1/a=0.32，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。6、蝸桿與蝸輪主要幾何參數(shù) 蝸桿 直徑系數(shù) q=d1/m=28齒頂圓直徑 da1=d1+2m=56+212mm=60mm 齒根圓直徑 df1=d1-= d1-2 m (+)=56-22(1+0.2)mm=51.2mm 導(dǎo)程角 =