絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要本文簡(jiǎn)要介紹了絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)的研究概況以與發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢(shì)，并以絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為題，主要進(jìn)行絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)與測(cè)量架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了電機(jī)的選擇、工作臺(tái)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、測(cè)量架的設(shè)計(jì)與計(jì)算等。并根據(jù)設(shè)計(jì)和計(jì)算結(jié)果繪制CAD裝配圖和部分零件圖。通過(guò)構(gòu)思機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)布局、并對(duì)零部件進(jìn)行三維實(shí)體造型和設(shè)計(jì)計(jì)算等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖能力，通過(guò)比較完整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，以提高我的獨(dú)立分析與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。關(guān)鍵詞 絲杠測(cè)量?jī)x 滾珠絲杠 工作臺(tái)31 / 34畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要Title The Structu

2、ral Design of Screw Gauge TableAbstractThis paper describes the measuring table of the screw profile and the development status and trends, and screw gauge table design theme, the main table and the measuring instrument for measuring screw frame design and calculation . According to the design requi

3、rements for the motor selection, design and calculation table, measuring frame design and calculation. The results according to the design and CAD drawing assembly and some parts diagram.Institutions through the concept of structure and layout of the Movement and transmission, and three-dimensional

4、solid modeling components and design aspects of computing, cultivated my design, calculation, drawing ability, by comparing the complete system design process to improve my independent analysis and The ability to solve practical engineering problems.KeywordsScrew gauge Ball screw Table目 錄1 引言11.1 滾珠

5、絲杠的類(lèi)型 11.2 滾珠絲杠的特點(diǎn) 21.3 滾珠絲杠副的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 21.4 課題任務(wù)要求 62 絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分設(shè)計(jì) 72.1 電機(jī)的選擇 72.2 絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)142.3 絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分的技術(shù)要求203 絲杠測(cè)量?jī)x測(cè)量架部分的設(shè)計(jì)213.1 渦輪蝸桿的選擇213.2 測(cè)量架部分其他零部件的選擇274 總結(jié)30結(jié)束語(yǔ) 31致 32參考文獻(xiàn) 331 引言所謂滾珠絲杠就是是將回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線上的運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€上的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的優(yōu)秀的產(chǎn)品。螺桿、螺母和滾珠是滾珠絲杠組成所必須的三部分。通過(guò)從滾珠螺絲的發(fā)展，滾珠絲杠將將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線的運(yùn)動(dòng)。從而使軸

6、承從滑動(dòng)動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)動(dòng)作。滾珠絲杠在各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器中具有很廣泛的利用，原因就在于其摩擦阻力小。滾珠絲杠是機(jī)器人和精密制造機(jī)械最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)1。1.1 滾珠絲杠的類(lèi)型常用的循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)和循環(huán)。滾珠在循環(huán)過(guò)程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱(chēng)為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱(chēng)為循環(huán)。滾珠每一個(gè)循環(huán)閉路稱(chēng)為列，每個(gè)滾珠循環(huán)閉路所含導(dǎo)程數(shù)稱(chēng)為圈數(shù)。循環(huán)滾珠絲杠副的每個(gè)螺母有2列、3列、4列、5列等幾種，每列只有一圈；外循環(huán)每列有1.5圈、2.5圈和3.5圈等幾種。（1）外循環(huán)。外循環(huán)是

7、滾珠在循環(huán)過(guò)程結(jié)束后通過(guò)螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。外循環(huán)滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)時(shí)的返回方式主要有端蓋式、插管式和螺旋槽式。 常用外循環(huán)方式(a)端蓋式；（b）插管式；（c）螺旋槽式。在螺母上加工一縱向孔，作為滾珠的回程通道，螺母兩端的蓋板上開(kāi)有滾珠的回程口，滾珠由此進(jìn)入回程管，形成循環(huán)。插管式用彎管作為返回管道，這種結(jié)構(gòu)工藝性好，但是由于管道突出螺母體外，徑向尺寸較大。螺旋槽式是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通道，這種結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較復(fù)雜。外循環(huán)滾珠絲杠外循環(huán)結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)單，使用廣泛。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難

8、做得平滑，影響滾珠滾道的平穩(wěn)性。（2）循環(huán)滾珠絲杠。循環(huán)均采用反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器有兩種類(lèi)型。圓柱凸鍵反向器，的圓柱部分嵌入螺母，端部開(kāi)有反向槽。反向槽靠圓柱外圓面與其上端的圓鍵定位，以保證對(duì)準(zhǔn)螺紋滾道方向。扁圓鑲塊反向器為一般圓頭平鍵鑲塊，鑲塊嵌入螺母的切槽中，其端部開(kāi)有反向槽，用鑲塊的外輪廓定位。兩種反向器比較，后者尺寸較小，從而減小了螺母的徑向尺寸與縮短了軸向尺寸。但這種反向器的外輪廓和螺母上的切槽尺寸精度要求較高2。1.2 滾珠絲杠的特點(diǎn)（1）驅(qū)動(dòng)力矩是滑動(dòng)絲杠副的1/3滾珠絲杠副能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率的原因是絲杠軸與絲杠螺母之間有很多的滾珠，并且不斷的在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)力矩只有過(guò)

9、去的滑動(dòng)絲杠副的1/3以下,即使用滑動(dòng)絲杠副的1/3的動(dòng)力就可以使?jié)L動(dòng)絲杠副達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)效果。有利于能源的節(jié)約。（2）保證高精度只有使用日本制造的世界上水平最高的機(jī)械設(shè)備，并且通過(guò)連貫的生產(chǎn)才能生產(chǎn)出高精度的滾珠絲杠副，特別是在各個(gè)工序的工廠環(huán)境方面,嚴(yán)格的控制了溫度和濕度，通過(guò)運(yùn)用完善的品質(zhì)管理體制使?jié)L珠絲杠副的精度得以保證。（3）精確的微進(jìn)給要保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給，需要極小的啟動(dòng)力矩，不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象。由于滾珠絲杠副是利用滾珠運(yùn)動(dòng)，所以可以實(shí)現(xiàn)微進(jìn)給。（4）沒(méi)有側(cè)隙、剛性較高滾珠絲杠副通過(guò)加壓,利用壓力可使軸向的間隙變成負(fù)數(shù),從而使剛性變高。同樣的，在機(jī)械裝置等的實(shí)際運(yùn)用時(shí),

10、 絲杠螺母副剛性的增強(qiáng)也是由于壓力對(duì)滾珠的斥力。（5）進(jìn)給可實(shí)現(xiàn)高速度由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小的特點(diǎn)，滾珠絲杠可實(shí)現(xiàn)高速的進(jìn)給3。1.3 滾珠絲杠副的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)美國(guó)通用汽車(chē)公司薩吉諾分廠是世界上首先使用滾珠絲杠副的，汽車(chē)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是滾珠絲杠副第一個(gè)使用的地方。二十世紀(jì)四十年代，滾珠絲杠副在美國(guó)開(kāi)始被大量生產(chǎn)并用于汽車(chē)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，1943年，滾珠絲杠副開(kāi)始運(yùn)用于滾珠,轉(zhuǎn)矩,結(jié)構(gòu),誤差,動(dòng)量,公稱(chēng),精度,行程,數(shù)控,機(jī)床等多個(gè)方面。1943年，飛機(jī)上出現(xiàn)了滾珠絲杠副。滾珠絲杠副在精度和性能上產(chǎn)生了很大的提高要?dú)w功于精密螺紋磨床的出現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床和各種自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展，對(duì)滾珠絲杠副的生產(chǎn)研究提供了極

11、大的幫助。二十世紀(jì)五十年代，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，大量出現(xiàn)了滾珠絲杠副的生產(chǎn)廠家，例如：美國(guó)的WARNER-BEAVER公司、GMSAGINAW公司；英國(guó)的ROTAX公司；日本的NSK公司、TSUBAKI公司等。我國(guó)早在五十年代末期就開(kāi)始研究用于程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠副。高效率、高精度、高剛度是滾珠絲杠副的特點(diǎn)，因此在機(jī)械、航天、航空、核工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。今天，滾珠絲杠副已成為機(jī)械傳動(dòng)與定位的第一部件。滾珠絲杠副的發(fā)展的體現(xiàn)4：（1）滾珠絲杠副的類(lèi)型由于滾珠絲杠副的使用越來(lái)越多，因此現(xiàn)實(shí)中對(duì)滾珠絲杠副的要求也越來(lái)越多，普通規(guī)格和精度的滾珠絲杠副已早就不能滿足使用的要求，例如航天航空

12、領(lǐng)域、微型精密檢測(cè)裝置、電子以與半導(dǎo)體裝置等基本上都需要微型滾珠絲杠副。微型滾珠絲杠副的特點(diǎn)是公稱(chēng)直徑10mm，導(dǎo)程=0.52.0 mm。日本的NSK公司已開(kāi)發(fā)出=4mm，導(dǎo)程=0.5mm的世界上最小導(dǎo)程的微型滾珠絲杠副。微型大導(dǎo)程滾珠絲杠副充分滿足了半導(dǎo)體插件裝置、小型機(jī)器人等的制造，高速運(yùn)動(dòng)的要求得到了滿足。機(jī)械產(chǎn)品速度、效率和自動(dòng)化程度發(fā)展迅速，機(jī)械移動(dòng)裝置、數(shù)控鏜床、銑床以與單片機(jī)自動(dòng)機(jī)械等，不斷提高其進(jìn)給驅(qū)動(dòng)速度，大導(dǎo)程滾珠絲杠螺母副的出現(xiàn)，滿足了高精度和速度的要求。日本NSK公司已開(kāi)發(fā)出的超大導(dǎo)程滾珠絲杠副德公稱(chēng)直徑導(dǎo)程為：16mm40mm、15mm50mm、25mm60mm、24

13、mm 80mm，進(jìn)給速度可到3m/s。滾珠絲杠副目前還很難有統(tǒng)一的類(lèi)別，但是世界上每個(gè)國(guó)家一般的分類(lèi)原則是：普通滾珠絲杠副一般指公稱(chēng)直徑為16毫米到100毫米之間，導(dǎo)程為4毫米到20毫米，螺旋升角要小于九度。公稱(chēng)直徑小于等于12毫米的滾珠絲杠副就是微型滾珠絲杠副。對(duì)于導(dǎo)程Ph3mm的滾珠絲杠副稱(chēng)為微型小導(dǎo)程滾珠絲杠副就是導(dǎo)程小于等于3毫米，螺旋升角大于九度的滾珠絲杠副稱(chēng)為微型大導(dǎo)程滾珠絲杠副。公稱(chēng)直徑大于等于16毫米的滾珠絲杠副就是大導(dǎo)程滾珠絲杠副，螺旋升角大于九度小于等于十七度或?qū)С绦∮诘扔诘臐L珠絲杠副，螺旋升角大于十七度稱(chēng)為超大導(dǎo)程滾珠絲杠副。公稱(chēng)直徑大于等于125毫米的滾珠絲杠副就是重型

14、滾珠絲杠副。（2）滾珠絲杠螺母副的組成滾珠絲杠副最常用的結(jié)構(gòu)就是循環(huán)結(jié)構(gòu)和外循環(huán)結(jié)構(gòu)。循環(huán)結(jié)構(gòu)以圓形反向器和橢圓形反向器為代表，外循環(huán)結(jié)構(gòu)是以插管為代表。在本質(zhì)上這兩種結(jié)構(gòu)的性能是一樣的，安裝連接尺寸大的是外循環(huán)結(jié)構(gòu)；安裝連接尺寸小的是循環(huán)結(jié)構(gòu)。到今天，已有超過(guò)10種滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)，但比較常用的主要有：外循環(huán)結(jié)構(gòu)；端蓋結(jié)構(gòu)；蓋板結(jié)構(gòu)。循環(huán)結(jié)構(gòu)反向器的形狀常用的就是圓形和橢圓形。由于圓形滾珠反向通道較短，因此，圓形滾珠在流暢性上不如橢圓形結(jié)構(gòu)。到今天為止，橢圓形通道結(jié)構(gòu)成為最好的反向器結(jié)構(gòu)，由于滾珠反向不通過(guò)絲杠齒頂，類(lèi)似外循環(huán)結(jié)構(gòu)，因此，消除了絲杠齒頂?shù)菇钦`差給滾珠反向帶來(lái)的影響。這種結(jié)構(gòu)的

15、推廣制造受到了工藝過(guò)于復(fù)雜的影響。（3）精度的提高以前，主要通過(guò)提高滾珠絲杠副本身的精度來(lái)獲得高的定位精度，因此，導(dǎo)程誤差的累積有很?chē)?yán)格的條件，加大了制造的難度，提高了生產(chǎn)成本。現(xiàn)在的科技程度發(fā)展的越來(lái)越高，數(shù)控補(bǔ)償技術(shù)出現(xiàn)了。因而，高的定位精度不一定需要很高精度的滾珠絲杠副。為了配合數(shù)控補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)滾珠絲杠副的行程變化作了體現(xiàn)，如有效行程、任意200mm行程和6.28mm弧度行程變動(dòng)量。這就可以調(diào)控滾珠絲杠副行程誤差的直線性，也就是線性化。數(shù)控誤差補(bǔ)償有了可能。（4）滾珠絲杠副性能隨著生產(chǎn)力的不斷提高，企業(yè)對(duì)滾珠絲杠螺母副的性能要求也越來(lái)越高，使機(jī)械產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)精度高

16、且能穩(wěn)定運(yùn)作的特點(diǎn)，就是運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)以與沒(méi)有停滯的現(xiàn)象。滾珠絲杠副預(yù)緊轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)量是滾珠絲杠副運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)的主要因素，在不同的絲杠轉(zhuǎn)速下滾珠絲杠副所運(yùn)動(dòng)的流暢性不同，所以，滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩也不會(huì)一樣。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以與部頒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在轉(zhuǎn)速為一百轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)，滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩所允許的誤差。由于加工過(guò)程中存在誤差，就像滾珠絲杠的中徑全長(zhǎng)不相等，絲杠和螺母的導(dǎo)程都存在誤差，絲杠與螺母上的齒形上的差異還有表面粗糙度等，使?jié)L珠絲杠副的動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩在絲杠螺紋全長(zhǎng)上不是恒定的，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的平穩(wěn)性受到影響，因而也影響滾珠絲杠副的定位精度。因此，反映滾珠絲杠副性能好壞的重要指標(biāo)就是滾珠絲杠副預(yù)緊轉(zhuǎn)矩變動(dòng)量的大

17、小。今天，人們開(kāi)始重視對(duì)滾珠絲杠副的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩變動(dòng)量的大小，滾珠絲杠副綜合行程誤差曲線是以前人們只重視的東西，滾珠絲杠副預(yù)緊轉(zhuǎn)矩的曲線在現(xiàn)在也開(kāi)始被人們重視起來(lái)。滾珠絲杠螺母副的性能特點(diǎn)只有在這兩條曲線在一起的時(shí)候才能完好地反映出來(lái)。為了滿足上述要求，機(jī)床研究所先后研制了滾珠絲杠副綜合行程誤差測(cè)量?jī)x和預(yù)緊轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x。應(yīng)用現(xiàn)代化的測(cè)量手段和高精度的傳感器，在測(cè)量過(guò)程中能實(shí)時(shí)顯示行程誤差曲線和預(yù)緊轉(zhuǎn)矩曲線，并打印出完整的測(cè)量報(bào)告，為衡量滾珠絲杠副的總成質(zhì)量，提供了可靠的檢測(cè)手段。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展到今天，各廠家追求的目標(biāo)就是提高速度和效率，直線電動(dòng)機(jī)已經(jīng)開(kāi)始用于加工中心，進(jìn)給速度已經(jīng)達(dá)到 了每分鐘160

18、米以上，加速度達(dá)到四克以上，滾珠絲杠副提的制造要求更加高了。但是由于直線電動(dòng)機(jī)價(jià)格很貴、控制系統(tǒng)又復(fù)雜、需采取措施解決磁鐵吸引金屬切屑、強(qiáng)磁對(duì)人身危害以與發(fā)熱等缺點(diǎn)，在近一段時(shí)間普與還有一定難度。高速驅(qū)動(dòng)的最好的選擇任然是滾珠絲杠副，滾珠絲杠副在國(guó)外大部分高速加工中心任然大量使用。為了提高驅(qū)動(dòng)速度，設(shè)計(jì)時(shí)不但要提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，還要使用大導(dǎo)程的滾珠絲杠副，導(dǎo)程可以到32毫米。像日本的馬扎克公司在某種機(jī)床上使用的滾珠絲杠副，機(jī)床快速移動(dòng)速度可以到90米每分鐘，加速度可以到一點(diǎn)五克。以前，人們由于擔(dān)心大導(dǎo)程滾珠絲杠副的驅(qū)動(dòng)對(duì)數(shù)控加工中心精度的影響，設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)導(dǎo)程小于等于10毫米?？萍疾粩噙M(jìn)步，在19

19、99年日本國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上可以看的出來(lái)，大導(dǎo)程滾珠絲杠副對(duì)設(shè)計(jì)與研究現(xiàn)在大部分高速加工中心有著巨大的作用。巨大的噪聲、溫度的升高以與精度的下降時(shí)滾珠絲杠副在高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候主要存在的問(wèn)題。滾珠在螺母副中循環(huán)的是否流暢、滾珠之間相互碰撞產(chǎn)生的聲音、滾珠與滾道碰撞所反映出的滾道的粗糙度以與絲杠是否筆直等原因?qū)е铝藵L珠絲杠副噪聲的產(chǎn)生。滾珠與絲杠之間的摩擦、滾珠與螺母之間的摩擦、滾珠與反向器之間的摩擦與滾珠與滾珠之間的摩擦導(dǎo)致滾珠絲杠副的溫度的升高。從滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這一方面著手，有利于解決上述問(wèn)題；另一方面，從工藝上提高滾珠絲杠副的精度與質(zhì)量；滾珠絲杠螺母副預(yù)緊轉(zhuǎn)矩的正確選擇也有助于解決問(wèn)題；滾

20、珠絲杠螺母副預(yù)緊轉(zhuǎn)矩變動(dòng)量的減小，也可以有助于其適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)的要求。綜上，隨著生產(chǎn)力的不斷提高，滾珠絲杠副的制造要求越來(lái)越高，品種也越來(lái)越多，這就要求滾珠絲杠的生產(chǎn)廠不斷提高生產(chǎn)能力、研發(fā)新技術(shù)，以適應(yīng)市場(chǎng)的需要5。1.4 課題任務(wù)要求本課題主要進(jìn)行絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)與測(cè)量架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。要求結(jié)構(gòu)緊湊、可靠，以提高絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)與測(cè)量架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能和精度。通過(guò)系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)與計(jì)算等過(guò)程，完成絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)與測(cè)量架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2 絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分設(shè)計(jì)2.1 電機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)（Motors）是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，它是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象制成，分布于各個(gè)用戶處，電

21、動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)（電機(jī)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成。通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線（磁場(chǎng)方向）方向有關(guān)。電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場(chǎng)對(duì)電流受力的作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)6。2.1.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電機(jī)是開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件，它的特點(diǎn)就是通過(guò)PLC控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频淖兓蚓€位移的變化。在電機(jī)沒(méi)有過(guò)載的情況下，只有脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)才能決定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和停轉(zhuǎn)時(shí)的角度，而不受到負(fù)載變化的影響，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)使步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，步

22、進(jìn)驅(qū)動(dòng)器就帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按照規(guī)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，這個(gè)角度就稱(chēng)為“步距角”，它是通過(guò)固定的角度一步一步的運(yùn)行使電機(jī)旋轉(zhuǎn)的?？刂平俏灰屏靠梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而可以使電機(jī)準(zhǔn)確定位；同時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度也可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制，從而使步進(jìn)電機(jī)可以調(diào)速7。2.1.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信

23、號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉與到機(jī)械、電機(jī)、電子與計(jì)算機(jī)等許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用8。2.1.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)表2.1 步進(jìn)電機(jī)的分類(lèi)和特點(diǎn)代號(hào)名稱(chēng)特點(diǎn)電氣原理圖BF磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（反應(yīng)式）是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件，定轉(zhuǎn)子磁路均由軟磁材料制成，只有控制繞組，基于磁道變化而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，其性能特點(diǎn)是步矩角小，起動(dòng)和運(yùn)行頻率較高，斷電時(shí)無(wú)定位轉(zhuǎn)矩，消耗功率較大BYG感應(yīng)子式永磁步進(jìn)電動(dòng)

24、機(jī)轉(zhuǎn)子為感應(yīng)子式結(jié)構(gòu)形式，也稱(chēng)混合式，兼顧永磁式和磁阻式兩類(lèi)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)，它具有步矩角小，有效高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率的特點(diǎn)。需要正負(fù)脈沖供電，消耗功率較小，有定位轉(zhuǎn)矩BY永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)凡在結(jié)構(gòu)上采用永久磁鋼的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)是控制功率小，電磁阻尼大，步矩角大，起動(dòng)頻率低，需要正負(fù)脈沖供電，有定位轉(zhuǎn)矩BD電磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)無(wú)需一般步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所需的專(zhuān)用的電源，施加直流電即可工作，控制簡(jiǎn)便，運(yùn)用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中2.1.4 步進(jìn)電機(jī)的選擇由本課題在任務(wù)書(shū)中的如下規(guī)定“測(cè)量工作時(shí)工作臺(tái)最大移動(dòng)速度為：3mm/s，電機(jī)在00.5s達(dá)到最大工作速度”可知，工作臺(tái)設(shè)計(jì)精度要求較高9。由機(jī)床床身的相關(guān)參數(shù)“行程2m；工作

25、臺(tái)與測(cè)量架的外形結(jié)構(gòu)尺寸300mm450mm450mm(長(zhǎng)寬髙)；載荷5000N”可知，工作臺(tái)要求高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率的特點(diǎn)。所以絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分應(yīng)當(dāng)選用兼顧永磁式和磁阻式兩類(lèi)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)的感應(yīng)子式永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。如圖2.1所示，為某廠家生產(chǎn)的永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)BYG/HB MOTORS110BYG2、3相的實(shí)物圖：圖2.1 永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)BYG/HB MOTORS110BYG2、3相同時(shí)永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)BYG/HB MOTORS110BYG2、3相各種型號(hào)的技術(shù)參數(shù)以與矩頻特性如下表和圖所示10：表2.2 永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)BYG/HB MOTORS110BYG2、3相各種型號(hào)的

26、技術(shù)參數(shù)型號(hào)相數(shù)步矩角電壓電流靜轉(zhuǎn)矩空載運(yùn)行頻率轉(zhuǎn)動(dòng)慣量接線110BYG25002/40.9/1.8120-31048.01561110BYG25012/40.9/1.8120-31041215111110BYG25022/40.9/1.8120-31052020151110BYG26002/40.75/1.5120-31048.01561110BYG26012/40.75/1.5120-31041220111110BYG26022/40.75/1.5120-31052020151110BYG350030.6/1.2120-31038.02062110BYG350130.6/1.2120-31

27、031230112110BYG350230.6/1.2120-31031630152110BYG350330.6/1.2120-31032030182圖2.2 永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)BYG/HB MOTORS110BYG2、3相各種型號(hào)的矩頻特性2.1.5 步進(jìn)電機(jī)選用計(jì)算此處省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙等.請(qǐng)聯(lián)系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯2.1.6 110BYG2602型電機(jī)的接線圖與外形結(jié)構(gòu)尺寸 圖2.3 110BYG2602型電機(jī)的接線圖圖2.4 110BYG2602型電機(jī)的外形結(jié)構(gòu)圖表2.3 110BYG2602

28、型電機(jī)的外形安裝尺寸型號(hào)EbL鍵A110BYG250011048351121001329110BYG250111048351121551329110BYG250211048351121901329110BYG260011048351121001329110BYG260111048351121551329110BYG260211048351121901329110BYG350011048351121001329110BYG350111048351121551329110BYG350211048351121901329110BYG350311048351122201329圖2.5 110BYG26

29、02型電機(jī)的三維結(jié)構(gòu)視圖2.2 絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1 絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分各部件的形狀與參數(shù)（1） 螺釘?shù)倪x擇絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分的連接方式主要以螺釘為主，連接中將大多采用M8的螺釘，數(shù)量為42個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)為六角螺釘GB/T70.1-2000。圖2.6 六角螺釘GB/T70.1-2000三維結(jié)構(gòu)圖用來(lái)固定工作平臺(tái)的是M9六角螺釘，數(shù)量為4個(gè)，具體結(jié)構(gòu)于圖2.6中的六角螺釘GB/T70.1-2000相似。（2） 螺母的選擇絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分所使用的螺母主要是圓螺母GB/T812-1988。其中，M20的圓螺母四個(gè)。如下圖：圖2.7 M20圓螺母GB/T812-1988（3） 墊

30、片的選擇（a）圓螺母止推墊片和圓螺母配合使用的標(biāo)準(zhǔn)件，主要用于固定作用，止推片的作用就是防止圓螺母松動(dòng)。絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分所使用的圓螺母止推墊片共兩個(gè)，它與圓螺母一起分別固定在絲杠兩端，起到了固定軸承的重要作用。材料選用45號(hào)鋼。圖2.8為M20圓螺母止推墊片GB/T858-1988的三維結(jié)構(gòu)圖：圖2.8 M20圓螺母止推墊片GB/T858-1988(b)絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分在使用2個(gè)M20圓螺母止推墊片起固定作用時(shí)，同時(shí)還使用一個(gè)M25的平墊片GB/97.2-2002，用于雙絲杠螺母副的連接。材料則選用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼。圖2.9 M25的平墊片GB/97.2-2002(c)絲杠測(cè)量?jī)x工作

31、臺(tái)部分所使用的其他墊片還有： M9的普通墊片4個(gè)，材料為45號(hào)鋼。 橡膠墊片2個(gè)。（4）絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分傳動(dòng)絲杠以與螺母副的選擇(a)絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分的絲杠主要作用是通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)，利用自身的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)工作臺(tái)部分沿導(dǎo)軌移動(dòng)，從而達(dá)到測(cè)量的目的。絲杠的型號(hào)為FL4006-1130。圖2.10 FL4006-1130型絲杠(b)為了消除間隙，避免在往復(fù)傳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，滾珠絲杠雙螺母通過(guò)將兩列滾珠預(yù)先收緊，把螺紋間隙消除，提高傳動(dòng)精度。因此，本絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)傳動(dòng)部分采用雙螺母預(yù)緊。型號(hào)為FL4006。圖2.11 滾珠絲杠螺母副FL4006(c)將圖2.10與2.11所示的絲杠FL400

32、6-1130、螺母副FL4006以與M25的平墊片GB/97.2-2002進(jìn)行裝配，可以組成一個(gè)完整的絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。如圖2.12所示：圖2.12 絲杠與螺母副的裝配圖（5）軸承的選擇圓錐滾子軸承主要承受以徑向?yàn)橹鞯膹?、軸向聯(lián)合載荷。軸承承載能力取決于外圈的滾道角度，角度越大承載能力越大。該類(lèi)軸承屬分離型軸承，根據(jù)軸承中滾動(dòng)體的列數(shù)分為單列、雙列和四列圓錐滾子軸承。單列圓錐滾子軸承游隙需用戶在安裝時(shí)調(diào)整；雙列和四列圓錐滾子軸承游隙已在產(chǎn)品出廠時(shí)依據(jù)用戶要求給定，不須用戶調(diào)整。單列圓錐滾子軸承有一個(gè)外圈，其圈和一組錐形滾子由筐形保持架包羅成的一個(gè)圈組件。外圈可以和圈組件分離，按照IS

33、O圓錐滾子軸承外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，任何一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的圓錐滾子軸承外圈或圈組件應(yīng)能和同型號(hào)外圈或圈組件實(shí)現(xiàn)國(guó)際性互換。即同型號(hào)的外圈除外部尺寸、公差需符合ISO492（GB307）規(guī)定外，圈組件的圓錐角、組件錐體直徑等也必須符合互換的有關(guān)規(guī)定。通常，單列圓錐滾子軸承外圈滾道的圓錐角在1019之前，能夠同時(shí)承受軸承向載荷和徑向載荷的聯(lián)合作用。錐角愈大，承受軸向載荷的能力也愈大。大圓錐角的軸承，后置代號(hào)加B，錐角在2529之間，它可承受較大的軸向載荷。另外，單列圓錐滾子軸承可以在安裝過(guò)程中調(diào)整游隙的大小。 雙列圓錐滾子軸承的外圈（或圈）是一個(gè)整體。兩個(gè)圈（或外圈）小端面相近，中間有隔圈，游隙是靠隔圈

34、的厚薄來(lái)調(diào)整的， 也可用隔圈的厚薄來(lái)調(diào)整雙列圓錐滾子軸承的預(yù)過(guò)盈13。因此，絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分絲杠軸承應(yīng)當(dāng)采用M20的圓錐滾子軸承30204。如圖2.13所示為軸承30204的實(shí)物圖：圖2.13 軸承30204實(shí)物圖（6）銷(xiāo)的選擇圓錐銷(xiāo)具有1：50的錐度，自鎖性好，定位精度高，安裝方便，多次裝拆對(duì)定位精度的影響較小，主要用于定位，也可用作聯(lián)接銷(xiāo)，銷(xiāo)孔需鉸制。因此，本設(shè)計(jì)中的雙絲杠螺母副的連接和定位應(yīng)當(dāng)選用圓錐銷(xiāo)GB/T117-2000，數(shù)量為2個(gè)。圖2.14 圓錐銷(xiāo)GB/T117-2000（7）減速器的選擇絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分選用/T8853減速器，以便更好的控制工作臺(tái)德移動(dòng)和精度。（8）絲

35、杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分所使用的零件、標(biāo)準(zhǔn)與其材料總攬見(jiàn)下表表2.4 工作臺(tái)部分零件總攬表序號(hào)名稱(chēng)材料數(shù)量備注1螺釘M81GB/T70.1-20002連接板4543支撐板4514墊片4545套筒4516圓錐銷(xiāo)4527套筒4518圓螺母M20452GB/T812-19889端蓋45110支撐板45111工作平臺(tái)HT20012螺母座45113滾珠絲杠螺母副1FL400614平墊片Q2351GB/97.2-200215圓螺母1GB/T812-1988續(xù)表表2.4 工作臺(tái)部分零件總攬表序號(hào)名稱(chēng)材料數(shù)量備注16圓螺母1GB/T812-198817圓螺母118燕尾滑塊45119絲杠1FL4006-113020墊

36、片橡膠221軸套45122軸承23020423端蓋45124圓螺母止推墊片2GB/T858-198825圓錐銷(xiāo)2GB/T117-200026螺釘M826GB/T70.1-200027底座HT200128減速器1/T885329螺釘M9430電動(dòng)機(jī)110BYG26022.3 絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)部分的技術(shù)要求 （1）安裝后應(yīng)使減速器輸出軸的中心線與滾珠絲杠中心線保持一致。 （2）絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)輕快，無(wú)阻滯現(xiàn)象。 （3）滾珠絲杠采用雙螺母預(yù)緊，其預(yù)緊力約為最大軸向力的1/3。 （4）調(diào)整各運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)盡量消除間隙，并保證運(yùn)行輕便。 （5）裝卸滾珠絲杠時(shí)不可用力過(guò)大，以免損壞螺母。3 絲杠測(cè)量?jī)x測(cè)量架部分

37、的設(shè)計(jì)3.1 渦輪蝸桿的選擇3.1.1 渦輪蝸桿（1）用途： 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)常用來(lái)傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸輪與蝸桿在其中間平面相當(dāng)于齒輪與齒條,蝸桿又與螺桿形狀相似。（2）基本參數(shù)： 模數(shù)m、壓力角、蝸桿直徑系數(shù)q、導(dǎo)程角、蝸桿頭數(shù) 、蝸輪齒數(shù)、齒頂高系數(shù)（取1）與頂隙系數(shù)（取0.2）。其中，模數(shù)m和壓力角是指蝸桿軸面的模數(shù)和壓力角，亦即蝸輪端面的模數(shù)和壓力角，且均為標(biāo)準(zhǔn)值；蝸桿直徑系數(shù)q為蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)m的比值。（3）蝸輪蝸桿正確嚙合的條件（a）中間平面蝸桿與蝸輪的模數(shù)和壓力角分別相等，即蝸輪的端面模數(shù)等于蝸桿的軸面模數(shù)且為標(biāo)準(zhǔn)值；蝸輪的端面壓力角應(yīng)等于蝸桿的軸面壓力角且為標(biāo)準(zhǔn)

38、值。（b）當(dāng)蝸輪蝸桿的交錯(cuò)角為時(shí)，還需保證，而且蝸輪與蝸桿螺旋線旋向必須一樣。（4）幾何尺寸計(jì)算與圓柱齒輪基本一樣，需注意的幾個(gè)問(wèn)題是：（a）蝸桿導(dǎo)程角是蝸桿分度圓柱上螺旋線的切線與蝸桿端面之間的夾角,與螺桿螺旋角的關(guān)系為，蝸輪的螺旋角，大則傳動(dòng)效率高，當(dāng)小于嚙合齒間當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)自鎖。 （b）引入蝸桿直徑系數(shù)q是為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目，使蝸桿分度圓直徑進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化m一定時(shí)，q大則大，蝸桿軸的剛度與強(qiáng)度相應(yīng)增大；一定時(shí)，q小則導(dǎo)程角增大，傳動(dòng)效率相應(yīng)提高。 （c）蝸桿頭數(shù)推薦值為1、2、4、6，當(dāng)取小值時(shí)，其傳動(dòng)比大，且具有自鎖性；當(dāng)取大值時(shí)，傳動(dòng)效率高。（d）蝸桿蝸輪傳動(dòng)中蝸輪轉(zhuǎn)向的判定

39、方法，可根據(jù)嚙合點(diǎn)K處方向、方向（平行于螺旋線的切線）與應(yīng)垂直于蝸輪軸線畫(huà)速度矢量三角形來(lái)判定；也可用“右旋蝸桿左手握，左旋蝸桿右手握，四指拇指”來(lái)判定14。（5）蝸輪與蝸桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)（a）可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊 （b）兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu) （c）蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音很小 （d）具有自鎖性。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿。如在其重機(jī)械中使用的自鎖蝸桿機(jī)構(gòu)，其反向自鎖性可起安全保護(hù)作用。（e）傳動(dòng)效率較低，磨損較嚴(yán)

40、重。蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)時(shí)，嚙合輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對(duì)滑動(dòng)速度大使齒面磨損嚴(yán)重、發(fā)熱嚴(yán)重，為了散熱和減小磨損，常采用價(jià)格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料與良好的潤(rùn)滑裝置，因而成本較高 （f）蝸桿軸向力較大3.1.2 渦輪蝸桿的分類(lèi)根據(jù)蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動(dòng)可以分為圓柱蝸桿傳動(dòng)，環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐蝸桿傳動(dòng)等。本次測(cè)量架部分的設(shè)計(jì)所使用的是圓柱蝸桿傳動(dòng)，所以下面就介紹一下圓柱蝸桿的種類(lèi)和特點(diǎn)15：圓柱蝸桿傳動(dòng)包括普通圓柱蝸桿傳動(dòng)和圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)兩類(lèi)。（1）普通圓柱蝸桿傳動(dòng)如下：（a）阿基米德圓柱蝸桿（ZA型）圖3.1 阿基米德圓柱蝸桿加工情況 特點(diǎn)和應(yīng)用：車(chē)制

41、，車(chē)刀刀刃平面通過(guò)蝸桿軸線，這種蝸桿在軸向剖面A-A上具有直線齒廓，法向剖面N-N上齒廓為外凸曲線；而端面上的齒廓曲線為阿基米德螺旋線。磨削時(shí)砂輪需經(jīng)修正，才能磨出正確的齒廓。這種加工方便，應(yīng)用廣泛。但導(dǎo)程角大時(shí)加工困難，齒面磨損較快。因此，一般用于頭數(shù)較少，載荷較小、低速或不太重要的傳動(dòng)。 效率：0.50.8（自鎖時(shí)蝸桿傳動(dòng)0.40.45）(b)漸開(kāi)線圓柱蝸桿（ZI型）圖3.2 漸開(kāi)線圓柱蝸桿加工情況特點(diǎn)和應(yīng)用：一般車(chē)制，車(chē)刀刀刃平面與基圓相切，被切出的蝸桿齒面是漸開(kāi)線螺旋面，端面齒廓為漸開(kāi)線。這種蝸桿可以磨削，加工精度容易保證，傳動(dòng)效率高。一般用于蝸桿頭數(shù)較多（3頭以上），轉(zhuǎn)速較高和要求較

42、精密的傳動(dòng)，如滾齒機(jī)、磨齒機(jī)上的精密蝸桿副等。效率：可達(dá)0.9(c)法向直廓蝸桿（ZN型）圖3.3 法向直廓蝸桿加工情況 特點(diǎn)和應(yīng)用：亦稱(chēng)延伸漸開(kāi)線蝸桿，車(chē)制時(shí)刀刃平面放在螺旋線的發(fā)面上，蝸桿在剖面N-N上具有直線齒廓，在端面上為延伸漸開(kāi)線齒廓。用單刀切制的蝸桿，齒槽在法向剖面上具有對(duì)稱(chēng)的直線齒廓（圖a）；用雙刀切出的螺牙在法向剖面上具有對(duì)稱(chēng)的直線齒廓（圖b）。這種蝸桿可用砂輪磨齒（圖c），加工較簡(jiǎn)單。常用來(lái)做機(jī)床的多頭精密蝸桿副。 效率：可達(dá)0.9 (d）錐面包絡(luò)圓柱蝸桿（ZK型）圖3.4 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿加工情況特點(diǎn)和應(yīng)用：蝸桿螺旋面由錐面盤(pán)狀銑刀或砂輪包絡(luò)而成。包絡(luò)形成的螺旋面是非線性的

43、。齒廓在各個(gè)截面均呈曲線狀。由于錐形盤(pán)狀銑刀的成形是直線，刀具是易于制造、刃磨、修整與檢驗(yàn)，也使蝸桿的磨削與相應(yīng)渦輪滾刀的磨削較容易。效率：可達(dá)0.9(e)圓弧圓柱蝸桿（ZC型）圖3.5 圓弧圓柱蝸桿加工情況特點(diǎn)和應(yīng)用：蝸桿齒面一般為凹面的圓柱蝸桿。是用凸圓弧刃的工具加工而成稱(chēng)為齒形C。若是用圓環(huán)面砂輪作工具，與蝸桿作螺旋運(yùn)動(dòng)，砂輪軸線與蝸桿軸線的交角等于蝸桿的導(dǎo)程角，這種蝸桿的齒形稱(chēng)為齒形（圖a）；若，其齒形稱(chēng)為齒形，如果蝸桿齒面是由蝸桿軸平面上圓弧形車(chē)刀車(chē)出來(lái)的，這種齒形稱(chēng)為齒形（圖b）。這種傳動(dòng)具有承載能力大，效率高的優(yōu)點(diǎn)。3.1.3 渦輪蝸桿的具體選擇（1）普通圓柱蝸桿基本尺寸和參數(shù)與

44、其與渦輪參數(shù)的匹配如下表：表3.1 普通圓柱蝸桿基本尺寸和參數(shù)與其與渦輪參數(shù)的匹配中心距/mm模數(shù)/mm分度圓直徑/mm/蝸桿頭數(shù)直徑系數(shù)分度圓導(dǎo)程角渦輪齒數(shù)變位系數(shù)4011818118.006205011818118.00820401.252031.25116.0049-0.500501.2522.435117.9262+0.040631.2522.435117.9282+0.440501.62051.2112.5051-0.500501.62051.2212.5051-0.500501.62051.2412.5051-0.500（2）由于測(cè)量架支撐軸安裝渦輪位置的軸徑為30mm，則查表可知

45、，第一種情況下，渦輪蝸桿中心距為40mm，且蝸桿分度圓直徑為18mm，可知渦輪的分度圓半徑為31mm，遠(yuǎn)大于軸半徑15mm，因此符合要求。那么，絲杠測(cè)量?jī)x測(cè)量架本部分控制轉(zhuǎn)向的渦輪蝸桿就采用第一種情況的數(shù)據(jù)。上表中的已知數(shù)據(jù)為中心距=40mm；模數(shù)=18mm；分度圓直徑=18mm；=18；蝸桿頭數(shù)=1；直徑系數(shù)=18.00；分度圓導(dǎo)程角=；渦輪齒數(shù)=62；變位系數(shù)=0；蝸桿齒高=4mm；蝸桿的齒形角=。(a)蝸桿軸向齒距= （3.1）式中：-模數(shù)（mm）則由式（3.1）得=mm(b)蝸桿齒頂圓直徑=+ （3.2）式中：-蝸桿齒頂高（mm）則由公式（3.2）得=18+4=22mm(c)蝸桿齒根圓

46、直徑=- （3.3）式中：-蝸桿齒根高（mm）則公式（3.3）得=18-4=14mm(d)蝸桿齒寬(11+0.06)m （3.4）則由公式得14.72mm(e)渦輪分度圓直徑 （3.5）則由公式（3.5）得=62mm(f)渦輪喉圓直徑 （3.6）式中：-渦輪齒頂高則由公式（3.6）得=62+4=66mm(g)渦輪齒根圓直徑 （3.7）式中：-渦輪齒根高則由公式（3.7）得=62-4=58mm(h)渦輪咽喉母圓半徑 （3.8） 則由公式（3.8）得=40-32=8mm (i)蝸桿軸向齒厚 （3.9） 則由公式（3.9）得=mm由上述公式計(jì)算出的渦輪蝸桿的參數(shù)和基本幾何尺寸就是絲杠測(cè)量?jī)x測(cè)量架部分

47、所使用的渦輪蝸桿的實(shí)際尺寸。經(jīng)過(guò)實(shí)際的作圖和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)安裝可以準(zhǔn)確進(jìn)行。3.1.4 渦輪蝸桿的自鎖與選材蝸輪蝸桿自鎖性能只和螺旋角（導(dǎo)程角）和蝸輪副摩擦系數(shù)有關(guān)，摩擦系數(shù)又和材料與蝸輪副粗糙度有關(guān)，以蝸桿45鋼調(diào)質(zhì)、齒部滲碳淬火，蝸輪QAl9-4（鑄造鋁青銅）為例：(1).蝸輪副摩擦系數(shù)為0.6時(shí)，螺旋角（導(dǎo)程角）3度29分11秒時(shí)蝸輪蝸桿自鎖，反之不自鎖；(2).蝸輪副摩擦系數(shù)為0.7時(shí)，螺旋角（導(dǎo)程角）4度03分57秒時(shí)蝸輪蝸桿自鎖，反之不自鎖；(3).蝸輪副摩擦系數(shù)為0.8時(shí)，螺旋角（導(dǎo)程角）4度38分39秒時(shí)蝸輪蝸桿自鎖，反之不自鎖。以上自鎖性能為靜態(tài)下。因此，絲杠測(cè)量?jī)x測(cè)量架部分的轉(zhuǎn)

48、向渦輪蝸桿的材料選用蝸桿45鋼調(diào)質(zhì)、齒部滲碳淬火，蝸輪QAl9-4（鑄造鋁青銅），摩擦系數(shù)選擇0.6。又由于所選的渦輪蝸桿的導(dǎo)程角為3度29分11秒，則所選擇的渦輪蝸桿具有自鎖性，能夠在控制測(cè)量架轉(zhuǎn)向的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自鎖，保證了測(cè)量精度。3.2 測(cè)量架部分其他零部件的選擇3.2.1 支撐軸的設(shè)計(jì)絲杠測(cè)量?jī)x測(cè)量架部分的支撐軸的下部需要依靠螺母與推力球軸承固定，故下部需要有與M20的圓螺母配合的螺紋。在軸的中段需要有與渦輪配合連接的凸榫，在上部與測(cè)量架工作臺(tái)部分有凹槽相配合。圓鍵用來(lái)定心，方鍵用來(lái)定位，這樣就可以保證測(cè)量架工作臺(tái)的定位。具體的外形如下圖：圖3.6 支撐軸外形結(jié)構(gòu)3.2.2 測(cè)量架部分零

49、部件的總攬表3.2 測(cè)量架部分零部件的總攬表序號(hào)名稱(chēng)材料數(shù)量備注1螺釘M942螺釘M826GB/T70.1-20003轉(zhuǎn)向盤(pán)145螺絲帽凸臺(tái)4545116軸承架4527蝸桿451GB10085-19888渦輪QAl9-41DIN3976-19809支撐軸45110圓螺母M20451GB/T812-199811止推墊片1GB/T858-19881213推力球軸承螺釘M614GB/T310-1995GB/T70.1-200014螺釘M84GB/T70.1-2000續(xù)表表3.2 測(cè)量架部分零部件的總攬表序號(hào)名稱(chēng)材料數(shù)量備注15支撐板45216螺釘M816GB/T70.1-200017套筒451181

50、9端蓋連接板45451420工作平臺(tái)HT200121螺母座45122平墊片Q2351GB/T97.2-200223圓錐銷(xiāo)2GB/T117-200024絲杠螺母副1FL400625燕尾滑塊45126絲杠1FL4006-113027墊片橡膠528端蓋45129套筒45130軸承23020431止推墊片2GB/T858-19883233圓螺母M20軸套454521GB/T812-199834端蓋45235螺釘M68GB/T70.1-200036深溝球軸承2GB/T276-200037轉(zhuǎn)向盤(pán)45138螺絲帽45139底座HT200140支撐板4514 總結(jié)到這里，本次設(shè)計(jì)已經(jīng)基本結(jié)束了。在本次設(shè)計(jì)中，我通過(guò)周老師的指導(dǎo)對(duì)絲杠測(cè)量?jī)x工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基于我自己理解的獨(dú)立設(shè)計(jì)。在工作臺(tái)部分，我利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接。絲杠上的螺母副采用雙螺母預(yù)警，并通過(guò)螺母座將螺母的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠上架有圓錐滾子軸承，用來(lái)承擔(dān)軸向