畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）曲軸軸線同軸度自動(dòng)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）

1、曲軸軸線同軸度自動(dòng)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)由于部分原因，說(shuō)明書(shū)已刪除部分，完整版說(shuō)明書(shū)，cad圖紙，聯(lián)系153893706摘 要：本文介紹了曲軸軸線同軸度誤差自動(dòng)檢測(cè)儀設(shè)計(jì)的詳細(xì)過(guò)程，其中運(yùn)用最小二乘法原理建立了曲軸軸線同軸度誤差檢測(cè)原理的數(shù)學(xué)模型，對(duì)檢測(cè)裝置的組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析及運(yùn)算，提出了多套設(shè)計(jì)方案，并選擇其中一種進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明和計(jì)算，包括對(duì)床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的選擇、測(cè)量裝置的選擇、對(duì)主要的傳動(dòng)部件進(jìn)行計(jì)算和校核，并列出了多個(gè)圖表進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明，還繪制了檢測(cè)系統(tǒng)原理圖、組成聯(lián)系圖、檢測(cè)裝置的裝配圖和部分零件圖。根據(jù)原理編寫(xiě)了對(duì)已采集數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理的程序。 關(guān)鍵詞：同軸度誤差；數(shù)學(xué)模

2、型；自動(dòng)檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析the design of automatic detector for coaxiality of crankshaft abstract: this paper introduced the axis of the crankshaft coaxiality automatically detect errors in detail the process of home design, according to the principle of least squares to establish the axis of the crankshaft coaxial

3、ity error detection principle of mathematical model of detection devices have been an integral part of detail and put forward a number of sets of design options, and select one of a detailed explanation and calculation, including the bed of the structural design, the choice of driving motor, the cho

4、ice of measuring devices, the main components of the calculation of transmission and checking, and set out a number added to the chart. drawing a schematic diagram detection system, composed of linked maps, detection devices and parts assembly diagram. prepared in accordance with the principle of th

5、e calculation has to deal with data collection procedures. key words: coaxiality error; mathematical model; automatic detection and the data analysis;1 前言1.1 選題研究意義 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要分支科學(xué),它在儀器表的使用、研制、生產(chǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性技術(shù)。自動(dòng)檢測(cè)就是在檢測(cè)和檢驗(yàn)過(guò)程中完全不需要或僅需要很少的人工干預(yù)而自動(dòng)進(jìn)行并完成的?，F(xiàn)實(shí)自動(dòng)檢測(cè)可以提高自動(dòng)化水平和程度，減少人為干擾因素和人為差錯(cuò)，可以提高生產(chǎn)

6、過(guò)程或設(shè)備的可靠性及運(yùn)行效率。形位誤差對(duì)零件的使用功能有很大的影響，為了保證零件的互換性和精度等要求，不僅要控制尺寸誤差和表面粗糙度，還必須控制零件的形位誤差。在加工過(guò)程中，由于機(jī)床、夾具、刀具、工件所構(gòu)成的工藝系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)受力變形、熱變形、振動(dòng)及磨損等情況，在其影響之下被加工零件的幾何要素不可避免地將會(huì)產(chǎn)生誤差、波度和表面粗糙度。零件的形位誤差會(huì)影響零件的功能要求、配合性質(zhì)和裝備性質(zhì)，所以，零件的形位誤差對(duì)其工作性能的影響一定不能忽視，它是衡量機(jī)器、儀器產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的需要量越來(lái)越大。曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的幾大基本組件之一，其加工質(zhì)量關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)整體的質(zhì)量，可以說(shuō)

7、曲軸尺寸及形位參數(shù)直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。因此，在控制曲軸的加工質(zhì)量上，這些參數(shù)是主要的檢測(cè)對(duì)象。在加工曲軸時(shí)對(duì)其曲軸軸線的同軸度要求較高。同軸度誤差會(huì)使曲軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)造成發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的振動(dòng)，而振動(dòng)對(duì)機(jī)器的正常工作有很大影響，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、轉(zhuǎn)速高，造成機(jī)器軸不對(duì)中，會(huì)帶來(lái)一系列的嚴(yán)重問(wèn)題：一是增加了軸承所受的力，軸承會(huì)過(guò)早地發(fā)生損壞，縮短了軸承的使用壽命；二是增大了聯(lián)軸器的磨擦，使聯(lián)軸器處磨擦增大，會(huì)使機(jī)器的能源使用效率顯著下降，提高了運(yùn)營(yíng)成本；三是縮短了機(jī)器壽命，由不對(duì)中所產(chǎn)生的額外的力，會(huì)使轉(zhuǎn)軸發(fā)生往復(fù)移動(dòng)，這樣活動(dòng)性的動(dòng)作會(huì)顯著地縮短機(jī)器的壽命；四是不對(duì)中會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)軸密封產(chǎn)生特別嚴(yán)重的影響。為

8、適應(yīng)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的需要，改變汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)中檢測(cè)手段落后的局面，研制具有高新技術(shù)含量的在線檢測(cè)儀器，顯然有著重要意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)趨向于集成化，專(zhuān)業(yè)化，標(biāo)準(zhǔn)化。機(jī)械工業(yè)中的在線檢測(cè)，從狹義上講，是指在機(jī)械加工生產(chǎn)線上，加入某一環(huán)節(jié)，以便對(duì)加工生產(chǎn)中的某些參數(shù)或工況進(jìn)行檢測(cè)。國(guó)內(nèi)外曲軸主軸軸線的生產(chǎn)加工自動(dòng)化程度明顯提高，多有主動(dòng)測(cè)量裝置，加工精度高，其尺寸及形位參數(shù)在加工時(shí)就予以保證了。 同軸度誤差常見(jiàn)的測(cè)量方法有坐標(biāo)法、對(duì)徑雙測(cè)頭測(cè)量法、反向法和壁厚差法 。 這些測(cè)量方法都是在通用測(cè)量器具上如圓度儀、坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、分度頭或以平板為基準(zhǔn), 利用v

9、 型塊和指示器進(jìn)行測(cè)量。 較先進(jìn)的還有激光的非接觸測(cè)量，用ccd 獲取衍射條紋圖象從而獲得同軸度誤差值。1.3 課程研究?jī)?nèi)容這次設(shè)計(jì)的課題是曲軸軸線同軸度誤差自動(dòng)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)。同軸度誤差是用于限制被測(cè)要素對(duì)基準(zhǔn)要素的軸線同軸的位置誤差。就實(shí)際價(jià)值而言，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)零件，曲軸軸線同軸度誤差會(huì)使曲軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)造成發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的振動(dòng)，而振動(dòng)對(duì)機(jī)器的正常工作有很大影響，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、轉(zhuǎn)速高，造成機(jī)器軸不對(duì)中，會(huì)帶來(lái)一系列的嚴(yán)重問(wèn)題，這對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)性能及其壽命都有重要影響，因此利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制其誤差具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本次設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型是用最小二乘法建立的，最小二乘法常被應(yīng)用在誤差檢測(cè)的建模方

10、面，因此本次設(shè)計(jì)具有一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)際意義。就目前國(guó)內(nèi)同軸度誤差測(cè)量的狀況來(lái)看，開(kāi)發(fā)出的設(shè)備主要都是運(yùn)用在外圓，即軸類(lèi)零件的圓度和同軸度誤差的檢測(cè)。同軸度誤差常見(jiàn)的測(cè)量方法有坐標(biāo)法、對(duì)徑雙測(cè)頭測(cè)量法、反向法和壁厚差法 。 這些測(cè)量方法都是在通用測(cè)量器具上如圓度儀、坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、分度頭或以平板為基準(zhǔn), 利用v 型塊和指示器進(jìn)行測(cè)量。 較先進(jìn)的還有激光的非接觸測(cè)量，用ccd 獲取衍射條紋圖象從而獲得同軸度誤差值。但這些方法都不適應(yīng)在線測(cè)量的要求。本次設(shè)計(jì)要求解決的問(wèn)題是完成發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸線同軸度誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)。說(shuō)明書(shū)中的主要內(nèi)容是檢測(cè)裝置機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而計(jì)算機(jī)的控制和電氣部分只是稍微做

11、介紹。2 形位誤差檢測(cè)原理2.1 形位誤差檢測(cè)的特點(diǎn)第一個(gè)特點(diǎn)就是加工后測(cè)量。形位誤差涉及到某方面的全部尺寸，所以只能在加工完成后進(jìn)行測(cè)量。例如，在機(jī)床上加工圓柱體，其圓度誤差與每個(gè)截面上的直徑尺寸有關(guān)，所以，其圓度誤差只有在加工完成后才能被測(cè)量出來(lái)。第二個(gè)特點(diǎn)就是多尺寸測(cè)量。由于形位誤差涉及到某方面的全部尺寸，為了獲得全部或較多的的尺寸信息，可用下面良種方法實(shí)現(xiàn)：（1）少傳感器測(cè)量。例如用一個(gè)測(cè)量直徑的傳感器并用旋轉(zhuǎn)法去掃描測(cè)出某個(gè)圓周上各點(diǎn)的直徑，從而得出該圓周上各點(diǎn)的直徑信息，然后可找出該截面上的圓度誤差。（2）多傳感器測(cè)量。如前例中，可用多個(gè)測(cè)量直徑的傳感器同時(shí)測(cè)量。采用的傳感器越多，

12、獲得的信息越多，測(cè)量精度越高，否則相反。對(duì)于某個(gè)具體問(wèn)題，要經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后方可確定。第三個(gè)特點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理。由于形位誤差涉及到某個(gè)方面的全部尺寸，當(dāng)獲得信息后，還要經(jīng)過(guò)運(yùn)算后才能求出形位誤差，也就是說(shuō)，形位誤差不能直接測(cè)量出來(lái)。例如，確定某圓柱體的圓度誤差。首先測(cè)出某個(gè)截面上的諸多半徑r，然后找出最大半徑rmax和最小半徑rmin，而該圓截面上的圓度誤差就是兩者之差=rmax-rmin。對(duì)于一個(gè)圓柱體的圓柱面來(lái)說(shuō)，還要測(cè)出眾多的截面上的圓度誤差，從中找出最大誤差max，就是被測(cè)圓柱體的圓度誤差。2.2 形位誤差檢測(cè)的基本原則檢測(cè)形位誤差的具體方法，隨檢測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)、精度要求以及設(shè)備條件不同，

13、可以采用多種方法。只要能夠保證一定的測(cè)量精度，又符合經(jīng)濟(jì)原則，就是一個(gè)合理的方案。按國(guó)際慣例，將常用儀表顯示的各種檢測(cè)方法概括為以下幾種檢測(cè)原理。檢測(cè)原則一：與理想要素比較原則。該原則是將被測(cè)實(shí)際要素與理想要素直接進(jìn)行比較，得到一系列數(shù)據(jù)，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)定形位誤差。檢測(cè)原則二：測(cè)量坐標(biāo)原則。該原則是指被測(cè)量要素的測(cè)的數(shù)據(jù)為相對(duì)于某種坐標(biāo)而言的坐標(biāo)值，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)處理后獲得形位誤差的一種原則。檢測(cè)原理三：測(cè)量特征參數(shù)原則。特征參數(shù)是指表征被測(cè)要素形位誤差的某種具有代表性的參數(shù)。用特征參數(shù)來(lái)表征形位誤差，可使測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)單，測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)化，從而提高測(cè)量效率，有較好的經(jīng)濟(jì)效果。檢測(cè)原則四：測(cè)

14、量跳動(dòng)原則。該原則是在被測(cè)要素繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)過(guò)程中，相對(duì)于某參考點(diǎn)或線的變化情況來(lái)表示跳動(dòng)值的一種原則。檢測(cè)原則五：控制實(shí)效邊界原則。圖樣上按最大實(shí)體狀態(tài)給出形位公差時(shí)，通常綜合量規(guī)來(lái)檢驗(yàn)被測(cè)要素。檢測(cè)原則五即用綜合量規(guī)檢測(cè)的原則。2.3 同軸度測(cè)量的數(shù)學(xué)模型極坐標(biāo)法測(cè)圓的最小二乘法是測(cè)量同軸度誤差采用的方法。極坐標(biāo)測(cè)量法是在極坐標(biāo)系中進(jìn)行的，極坐標(biāo)系是一個(gè)二維坐標(biāo)系統(tǒng)。該坐標(biāo)系統(tǒng)中的點(diǎn)由一個(gè)夾角和一段相對(duì)中心點(diǎn)極點(diǎn)（相當(dāng)于我們較為熟知的直角坐標(biāo)系中的原點(diǎn)）的距離來(lái)表示。極坐標(biāo)系的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括數(shù)學(xué)、物理、工程、航海以及機(jī)器人領(lǐng)域。在兩點(diǎn)間的關(guān)系用夾角和距離很容易表示時(shí)，極坐標(biāo)系便顯得

15、尤為有用；而在平面直角坐標(biāo)系中，這樣的關(guān)系就只能使用三角函數(shù)來(lái)表示。對(duì)于很多類(lèi)型的曲線，極坐標(biāo)方程是最簡(jiǎn)單的表達(dá)形式，甚至對(duì)于某些曲線來(lái)說(shuō)，只有極坐標(biāo)方程能夠表示。一個(gè)回轉(zhuǎn)零件，其橫截面輪廓是否為一正圓，需要與理想圓進(jìn)行比較后，才能得出正確結(jié)論。在同軸度、平行度及垂直度誤差檢測(cè)中，經(jīng)常要在極坐標(biāo)系中測(cè)取零件截面的圓周誤差。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有許多方法，其中最常用的是最小二乘法。進(jìn)一步簡(jiǎn)述如下：一個(gè)圓形工件，其表面的輪廓如圖1所示。為計(jì)算方便，把它分成有限個(gè)點(diǎn)進(jìn)行采樣，點(diǎn)的位置用極坐標(biāo)（r,）表示，如果一條圓周線把這些采樣的距離的平方和為最小，這個(gè)圓就是最小二乘圓。這個(gè)圓最佳地近似表示了這些點(diǎn)。所以最

16、小二乘法原理可寫(xiě)為： （1）式中，ri為測(cè)量點(diǎn)的極坐標(biāo)幅值；li為最小二乘圓周上的點(diǎn)到原點(diǎn)o的直線長(zhǎng)度；n為測(cè)量點(diǎn)數(shù)。圖1是一個(gè)有安裝偏心的圓周誤差放大輪廓圖形。o點(diǎn)是傳感器掃描機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)中心；a、b分別是理想圓的圓心橫坐標(biāo)及縱坐標(biāo)；e是圓心至回轉(zhuǎn)中心的距離。以o為坐標(biāo)原點(diǎn)，等間隔地對(duì)圓周n等分，測(cè)得極坐標(biāo)為（ri,i），其中i=1，2，n，由圖1可知，其中為測(cè)量點(diǎn)至理想圓的偏差。為使輪廓線與理想圓之間的面積為最小，應(yīng)滿足： （2）由圖1可知： （3）式中，為線段e與水平方向的夾角。圖1最小二乘圓figure 1 smallest two rides the circle測(cè)量時(shí)，由于工作是精心

17、對(duì)中心的，因而e 一般很小，可認(rèn)為er，則上式簡(jiǎn)化為：設(shè) （4）由極值條件： （5） （6） （7）解式（5）得： （8）解式（6）得：因?yàn)?；所以 令偏心e在x軸的投影為a，在y軸投影為b，則a=ecos，b=esin,求解式（9）得：； （10）對(duì)式（2.8）和式（2.9）以求和代替積分得：； （11）式中，r為最小二乘圓半徑；a、b為最小二乘圓圓心坐標(biāo)。2.4 最小二乘圓法測(cè)量2.4.1 測(cè)量原理a0.02aa)db)p圖2同軸度誤差測(cè)量原理圖figure 2 the proper alignment error surveys the schematic diagram建立坐標(biāo)系，如圖

18、2所示，被測(cè)零件為一階的臺(tái)階軸，測(cè)量b軸線對(duì)a軸線（基準(zhǔn)軸線）的同軸度。在測(cè)量軸線上各測(cè)m個(gè)截面，每個(gè)截面測(cè)量步驟如下1：（1）傳感器先沿基準(zhǔn)軸長(zhǎng)每移動(dòng)一個(gè)等分距離，采集每個(gè)截面上表面輪廓的n個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)（j=1，2，n）代入式（10），分別求出該輪廓最小二乘圓中心坐標(biāo)（a1，b1），（a2，b2），（am，bm）。將這些基準(zhǔn)孔的m個(gè)中心代入求均值公式中，可求出最小二乘圓心坐標(biāo)（a0，b0）。； （12）把計(jì)算得到的（a0，b0）作為基準(zhǔn)軸線在xoy平面上的投影坐標(biāo)值。（2）傳感器再沿被測(cè)軸長(zhǎng)移動(dòng)每個(gè)等分距離，并采集每個(gè)截面上表面輪廓的n個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)代入式（10），分別求出被測(cè)面輪廓最小二乘圓

19、心坐標(biāo)值，。同時(shí)算出這m個(gè)中心坐標(biāo)與基準(zhǔn)軸坐標(biāo)（a0，b0）在xoy平面上投影間的距離di，其中最大距離dmax的兩倍，即為同軸度誤差f0： （13）其中，i=1，2，m。2.4.2 計(jì)算機(jī)處理程序#include #include stdaxle_a(float rn, float sitan, int m) /計(jì)算基準(zhǔn)軸線在xoy面x軸上的坐標(biāo)值int i,j;已刪除4.3.2 工件的定位任何測(cè)量問(wèn)題都會(huì)涉及到工件的定位，對(duì)于同軸度的測(cè)量，容易影響測(cè)量精度的定位誤差是工件的軸線與測(cè)量頭的軸線產(chǎn)生夾角的情況，這種誤差需要通過(guò)使用定位裝置減小或削除的。為此，我選擇三爪卡盤(pán)加緊曲軸一端另一端用頂

20、尖頂住工藝孔的定位方法，限制工件的5個(gè)自由度，這種定位可以較好的限制軸線的角度誤差，采用的是主軸箱上的三爪卡盤(pán)和尾架上頂尖的組合，具體的結(jié)構(gòu)就不在這里進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。4.3.3 機(jī)身設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)外形類(lèi)似于臥式鏜床，因此機(jī)身的截面形狀也與鏜床相似，機(jī)身采用整體鑄造，所用材料為ht200。先就ht200的性能做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹?；诣T鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，式應(yīng)用最廣的鑄鐵，其產(chǎn)量占鑄鐵的80%以上。其顯微組織由金屬基體（鐵素體和珠光體）和片狀石墨所組成，相當(dāng)于在純鐵或鋼的基體上嵌入了大量石墨片。石墨的強(qiáng)度、硬度、塑性極低，因此可將灰鑄鐵視為布滿細(xì)小裂紋的純鐵或鋼。由于石墨的存在，減少了承載的有效面

21、積，石墨的尖角處還會(huì)引起應(yīng)力集中，因此，灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度，塑性、韌性差。由于灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓?；诣T鐵的焊接性能很差，如焊接區(qū)容易出現(xiàn)白口組織，裂紋的傾向大。但其鑄造性能和切削加工性能良好。必須看到，由于石墨的存在還賦予灰鑄鐵具有如下優(yōu)越性能：優(yōu)良的減振性，由于石墨對(duì)機(jī)床振動(dòng)器緩沖作用，從而阻止振動(dòng)能量的傳播?；诣T鐵的減振能力為鋼的5-10倍，是制造機(jī)床床身、機(jī)床底座的好材料；耐磨性好，石墨本身是一種良好的潤(rùn)滑劑，而石墨剝落后又可使金屬基體形成儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的凹坑，故灰鑄鐵的耐磨性優(yōu)于鋼，適于制造機(jī)器導(dǎo)軌、襯套、活塞環(huán)等；缺口敏感性小，由于石墨已使金屬基體形成了大量缺口，因此，外

22、來(lái)缺口對(duì)灰鑄鐵的疲勞強(qiáng)度影響甚微，從而增強(qiáng)了零件工作的可靠性。鑄造是指將液態(tài)金屬澆注到具有與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛胚或零件的生產(chǎn)方法。鑄造是歷史最為悠久的金屬成形方法，直到今天仍然是毛坯生產(chǎn)的主要方法。在機(jī)器設(shè)備中鑄件所占比列很大，如機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)中，鑄件占總重量的70%-90%，農(nóng)業(yè)機(jī)械占40%-70%。鑄造所以獲得如此廣泛的應(yīng)用，是由于它有如下優(yōu)越性：可制成形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛胚，如箱體、氣缸體等；適應(yīng)范圍廣。如工業(yè)上常用的金屬材料（碳素鋼、合金鋼、鑄鐵、銅合金、鋁合金等）都可鑄造，其中廣泛應(yīng)用的鑄鐵只能用鑄造方法獲得。鑄件的大小幾乎不限，從幾克

23、到數(shù)百?lài)?，鑄件的壁厚可由1mm到1m左右，鑄件的批量不限，從單件、小批量到大量生產(chǎn)；鑄造克直接利用成本低廉的廢機(jī)件和切屑，設(shè)備費(fèi)用較低，同時(shí)加工余量小，節(jié)省金屬，減少切削加工量，從而降低制造成本。在鑄造生產(chǎn)中，最基本的工藝方法是砂型鑄造，用這種方法生產(chǎn)的鑄件占總產(chǎn)量的90%以上，此外，還有多種特種鑄造方法，如熔模鑄造、壓力鑄造、離心鑄造等，它們?cè)诓煌臈l件下各有不同的優(yōu)勢(shì)。正因?yàn)殍T造具有許多好處，故機(jī)身采用鑄造的方法獲得，其結(jié)構(gòu)圖如下圖4所示：圖4床身截面形狀fig 4 lathe bed section shape圖4是一種三面封閉截面，內(nèi)部可用于存儲(chǔ)潤(rùn)滑油或冷卻液，安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要用于載

24、荷較小的機(jī)床，設(shè)計(jì)方案中驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿x軸運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需要安裝在機(jī)身內(nèi)部，適合采用這種結(jié)構(gòu)。同時(shí)為提高床身的剛度，在兩個(gè)側(cè)面的外壁添加加強(qiáng)筋。4.3.4 導(dǎo)軌截面設(shè)計(jì)導(dǎo)軌是和機(jī)械裝置的基礎(chǔ)支撐件緊密聯(lián)系的部件，它起到對(duì)運(yùn)動(dòng)部件支撐和精確引導(dǎo)的作用。導(dǎo)軌性能的好壞和精度的高低對(duì)機(jī)床的加工精度、承載能力和使用壽命有直接影響。因此，導(dǎo)軌應(yīng)滿足以下基本要求4：（1）導(dǎo)向精度。是指導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確度。主要影響因素有：導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度，結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)軌和支撐件的剛度和熱變形，裝配質(zhì)量等；（2）耐磨性。是指導(dǎo)軌抵抗磨損而長(zhǎng)期保持其導(dǎo)向精度的能力。耐磨性是導(dǎo)軌設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵，也是衡量機(jī)床質(zhì)量的重要指標(biāo)

25、之一，應(yīng)盡可能提高導(dǎo)軌的耐磨性來(lái)保證機(jī)床具有較長(zhǎng)的使用壽命；（3）剛度。是指導(dǎo)軌在外載荷作用下抵抗變形的能力。導(dǎo)軌應(yīng)當(dāng)具有一定的剛度，以保證相關(guān)各部件的相對(duì)位置精度和導(dǎo)向精度；（4）低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。是指導(dǎo)軌抵抗摩擦自激振動(dòng)的能力，即導(dǎo)軌在低速運(yùn)動(dòng)或微量進(jìn)給時(shí)消除爬行現(xiàn)象（“時(shí)走時(shí)停”或“時(shí)快時(shí)慢”現(xiàn)象）的程度。爬行現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響加工精度、工件表面粗糙度和機(jī)床定位精度，因此，要求導(dǎo)軌低速運(yùn)動(dòng)時(shí)始終保持平穩(wěn)，不產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。此外，還要求導(dǎo)軌具有良好的工藝性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于間隙調(diào)整，潤(rùn)滑和防護(hù)性能良好。接觸面為滑動(dòng)摩擦副的導(dǎo)軌稱(chēng)為滑動(dòng)導(dǎo)軌。普通滑動(dòng)導(dǎo)軌是一種目前廣泛使用的導(dǎo)軌。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性

26、能好，使用維修方便，但它的摩擦系數(shù)大、磨損快、壽命短，容易產(chǎn)生爬行。直線運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀主要有矩形、v形、燕尾形和圓柱形四種。矩形導(dǎo)軌靠?jī)蓚€(gè)彼此垂直的導(dǎo)軌面導(dǎo)向，若只用頂部的導(dǎo)軌面時(shí)也成平導(dǎo)軌。矩形導(dǎo)軌剛度高，承載能力大，容易加工制造，便于維修。但側(cè)導(dǎo)軌面磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，需要有間隙調(diào)整裝置。v 形導(dǎo)軌靠?jī)蓚€(gè)相交的導(dǎo)軌面導(dǎo)向。其中，凸形導(dǎo)軌習(xí)慣上也稱(chēng)為山形導(dǎo)軌。v 形導(dǎo)軌磨損后，動(dòng)導(dǎo)軌自動(dòng)下沉補(bǔ)償磨損量，消除間隙，因此導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高。導(dǎo)軌頂角的大小取決于承載能力和導(dǎo)向精度等工作要求，增大，導(dǎo)軌承載能力提高，但摩擦力也隨之增大。通常取90度（如車(chē)床，磨床），對(duì)于大型或者重型機(jī)床（如龍門(mén)刨

27、床），取值一般為110120度，對(duì)于精密的機(jī)床，取20mm，滿足條件，否則公稱(chēng)直徑還應(yīng)加大。絲杠編號(hào)： cmd 25 4 -2.5 5/ 1397 1339本次測(cè)量系統(tǒng)在測(cè)量過(guò)程中，只承受極小的載荷，即測(cè)量頭觸碰到被測(cè)工件壁時(shí)的載荷，故絲杠剛度與螺母剛度校核計(jì)算在此省去。4.3.6 滾動(dòng)軸承的選擇滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專(zhuān)業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，消耗功率小，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。滾動(dòng)軸承油內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等4部分構(gòu)成。內(nèi)圈用來(lái)和軸頸裝配，外圈用來(lái)和軸承座孔裝

28、配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動(dòng)，或是內(nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)、外圈的滾道間滾動(dòng)。常見(jiàn)的滾動(dòng)體由球、圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子、滾針等幾種。軸承內(nèi)、外圈上的滾道有限制滾動(dòng)體沿軸向位移的作用。保持架的作用主要是均勻的隔開(kāi)滾動(dòng)體。如果沒(méi)有保持架，則相鄰滾動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將會(huì)由于接觸處產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)速度而引起磨損。保持架有沖壓的和實(shí)體的兩種。沖壓保持架一般用低碳鋼板沖壓制成，它與滾動(dòng)體間有較大的間隙。實(shí)體保持架常用銅合金、鋁合金等材料經(jīng)切削加工制成，由較好的定心作用。軸承的內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體，一般是用高碳鉻軸承鋼（如gcr15）或滲碳軸

29、承鋼（如g20cr2ni4a）制造的，熱處理后硬度一般不低于60hrc。由于一般軸承的這些元件都經(jīng)過(guò)150的回火處理，所以通常當(dāng)軸承的工作溫度不高于120時(shí)，元件的硬度不會(huì)降低。選用軸承時(shí)，首先是選擇軸承類(lèi)型。選擇軸承時(shí)所應(yīng)考慮的主要因素如下：（1）軸承的載荷 軸承所受載荷的大小，方向和性質(zhì)，是選擇軸承類(lèi)型的主要依據(jù)。根據(jù)載荷的大小選擇軸承類(lèi)型時(shí)，由于滾子軸承中主要元件間是線接觸，宜用于承受較大的載荷，承載后的變形也小。而球軸承中則重要為點(diǎn)接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷，故在載荷較小時(shí)，可優(yōu)先選用球軸承。根據(jù)載荷的方向選擇軸承類(lèi)型時(shí)，對(duì)于純軸向載荷，一般選用推力軸承。較小的純軸向載荷可選用

30、推力球軸承；較大的純軸向載荷可選用推力球軸承。對(duì)于純徑向載荷，一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。當(dāng)軸承在承受徑向載荷的同時(shí)，還有不大的軸向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載荷。（1）軸承的轉(zhuǎn)速在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低對(duì)類(lèi)型的選擇不發(fā)生什么影響，只有在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，才會(huì)由比較顯著的影響。軸承樣本中列入了各種類(lèi)型、個(gè)中尺寸軸承的極限轉(zhuǎn)速值。這個(gè)轉(zhuǎn)速是指載荷不太大，冷卻條件正常，且為0級(jí)公差軸承時(shí)的最大允許速度。但是，由于極限轉(zhuǎn)速

31、主要是受工作是溫升的限制，因此，不必認(rèn)為樣本中的極限轉(zhuǎn)速是以個(gè)絕對(duì)不可超越的界限。從工作轉(zhuǎn)速對(duì)軸承的要求看，可以確定以下幾點(diǎn)： 1）球軸承與滾子軸承相比較，有較高的極限轉(zhuǎn)速，故在高速時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。2） 在內(nèi)徑相同的條件下，外徑越小，則滾動(dòng)體就越小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體加在外圈滾道上的離心力也就越小，因而也就更適合于在更高的轉(zhuǎn)速下工作。故在高速時(shí)，宜選用相同內(nèi)徑而外徑較小的軸承。若用一個(gè)外徑較小的軸承而承載而承載能力達(dá)不到要求時(shí)，可再安裝一個(gè)相同的軸承，或考慮采用寬系列的軸承。外徑較大的軸承，宜用于低速重載的場(chǎng)合。3）保持架的材料與結(jié)構(gòu)對(duì)軸承轉(zhuǎn)速影響極大。實(shí)體保持架比沖壓保持架允許高一些的轉(zhuǎn)速，青

32、銅實(shí)體保持架允許更高的轉(zhuǎn)速。4）推力軸承的極限轉(zhuǎn)速均很低。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高時(shí)，若軸向載荷步十分大，可以采用角接觸球軸承承受純軸向力。5）若工作轉(zhuǎn)速略超過(guò)樣本中規(guī)定的極限轉(zhuǎn)速，可以選用較高等級(jí)的軸承，或者選用較大游隙的軸承，采用循環(huán)潤(rùn)滑或油霧潤(rùn)滑，加強(qiáng)對(duì)循環(huán)油的冷卻等措施來(lái)改善軸承的高速性能。（3）軸承的調(diào)心能力當(dāng)軸的中心線與軸承座的中心線不重合而有角度誤差時(shí)，或因軸受力而彎曲或傾斜時(shí)，會(huì)造成軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生偏斜。這時(shí)，應(yīng)采用有一定調(diào)心性能的調(diào)心軸承或帶座外球面軸承。這類(lèi)軸承在軸與軸承座孔的軸線有不大的相對(duì)偏斜時(shí)任然能正常工作。滾子軸承對(duì)軸承的偏斜最為敏感，這類(lèi)軸承在偏斜狀態(tài)下的承載能力可能低于

33、球軸承。因此在軸的剛度和軸承座孔的支承剛度較低時(shí)，或有較大偏轉(zhuǎn)力矩作用時(shí)，應(yīng)盡量避免使用這類(lèi)軸承。考慮到本設(shè)計(jì)中軸承只承受較小的純徑向載荷且轉(zhuǎn)速較低，故選擇深溝球軸承，其軸承型號(hào)為6004。4.3.7 傳感器支架彎度校核因傳感器質(zhì)量較小，由此可知，測(cè)量軸的彎度相當(dāng)小，可以忽略不計(jì)，滿足機(jī)床6級(jí)精度要求5 結(jié)論為了完成曲軸主軸軸線自動(dòng)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)，筆者進(jìn)行了大量基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)備和學(xué)習(xí)，主要是對(duì)測(cè)量原理及其應(yīng)用方法的學(xué)習(xí)以及一些機(jī)床常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。在熟悉了測(cè)量原理及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，才能對(duì)測(cè)量?jī)x進(jìn)行設(shè)計(jì)。本次課題的設(shè)計(jì)，主要做了以下工作：設(shè)計(jì)前期階段，收集相關(guān)資料及書(shū)籍，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，為設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。之后根據(jù)參考資料建立了以最小二乘法原理為基礎(chǔ)的同軸度測(cè)量的數(shù)學(xué)模型，編制數(shù)據(jù)處理程序；在機(jī)械部分的設(shè)計(jì)中，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算并選取相關(guān)零件，最后完成裝配圖及部分零件圖的繪制和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)。通過(guò)該課題的設(shè)計(jì)，我在數(shù)學(xué)建模，機(jī)械工程設(shè)計(jì)等方面的能力得到了一定的提升。參考文獻(xiàn)1 常健生.檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)m.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2002.13-16.2 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本機(jī)械傳動(dòng)m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.33-25.3 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本軸承m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.112-12.4 陳方德.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)m.北京：高等教育出