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機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院20112011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯超精密三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x整機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)超精密三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x整機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 專專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)學(xué) 生：張朝輝生：張朝輝 指導(dǎo)教師：趙則祥教授指導(dǎo)教師：趙則祥教授2011.5.302011.5.3020112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容一、課題背景一、課題背景二、總體設(shè)計(jì)方案分析二、總體設(shè)計(jì)方案分析三、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、主要零部件設(shè)計(jì)和選擇四、主要零部件設(shè)計(jì)和選擇五、總結(jié)五、總結(jié)20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯一、課題背景一、課題背景 1.1 課題來源課題來源 為了響應(yīng)教育部的號(hào)召，實(shí)施大學(xué)本為了響應(yīng)教育部的號(hào)召，實(shí)施大學(xué)本科教改計(jì)劃，科教改計(jì)劃，北京微納精密機(jī)械有限公司北京微納精密機(jī)械有限公司與與中原工學(xué)院中原工學(xué)院聯(lián)合實(shí)施聯(lián)合實(shí)施“卓越工程師卓越工程師”的的培養(yǎng)計(jì)劃。本課題來自北京微納精密機(jī)械培養(yǎng)計(jì)劃。本課題來自北京微納精密機(jī)械有限公司，在學(xué)校和公司的商討后，確定有限公司，在學(xué)校和公司的商討后，確定了我的課題：超精密三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x整機(jī)機(jī)了我的課題：超精密三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x整機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。構(gòu)設(shè)計(jì)。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯n 促進(jìn)超精密光學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)快速的發(fā)促進(jìn)超精密光學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)快速的發(fā)展，填補(bǔ)我國(guó)相應(yīng)領(lǐng)域的技術(shù)空白展，填補(bǔ)我國(guó)相應(yīng)領(lǐng)域的技術(shù)空白n 提高我國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力以及我國(guó)提高我國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力以及我國(guó)測(cè)量?jī)x器的性價(jià)比水平測(cè)量?jī)x器的性價(jià)比水平1.2 課題意義課題意義20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨隨著著近近20年年科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)的的迅迅速速發(fā)發(fā)展展,對(duì)對(duì)儀儀器器精精度度要要求求出出現(xiàn)現(xiàn)了了數(shù)數(shù)量量級(jí)級(jí)的的變變化化。從從精精密密測(cè)測(cè)量量(0.5m 0.05m)，發(fā)發(fā) 展展 到到 超超 精精 密密 測(cè)測(cè) 量量(0.05m0.005m),近近年年來來又又提提出出納納米米精精度度測(cè)測(cè)量量(5 n m 0.0 5 n m)的的 要要 求求。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 當(dāng)今世界上超精密三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x在質(zhì)量和當(dāng)今世界上超精密三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x在質(zhì)量和性能方面首推性能方面首推德國(guó)蔡司（德國(guó)蔡司（ZEISS）公司和公司和萊茨萊茨（LEITZ）公司。公司。到目前為止到目前為止ZEISS已有多項(xiàng)專利技術(shù)，從而已有多項(xiàng)專利技術(shù)，從而使使ZEISS公司在坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其它公司在坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其它公司。其生產(chǎn)的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x既有橋式測(cè)量?jī)x，公司。其生產(chǎn)的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x既有橋式測(cè)量?jī)x，也有龍門式、懸臂式測(cè)量?jī)x，既有生產(chǎn)型測(cè)量?jī)x，也有龍門式、懸臂式測(cè)量?jī)x，既有生產(chǎn)型測(cè)量?jī)x，也有計(jì)量型測(cè)量?jī)x。也有計(jì)量型測(cè)量?jī)x。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 圖圖1-1 DuraMax三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x 在在國(guó)國(guó)內(nèi)內(nèi)ZEISS三三坐坐標(biāo)標(biāo)測(cè)測(cè)量量?jī)x儀在在航航空空、航航天天、汽汽車車、電電子子、機(jī)機(jī)械械等等多多個(gè)個(gè)行行業(yè)業(yè)中中得得到到廣廣泛泛地地使使用用。圖圖1-1是是ZEISS最最新新的的DuraMax三三坐坐標(biāo)標(biāo)測(cè)測(cè)量量?jī)x儀系系列列，代代表表著著當(dāng)當(dāng)今今測(cè)測(cè)量量?jī)x儀行行業(yè)業(yè)的的 尖尖 端端 技技 術(shù)術(shù)。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 德國(guó)德國(guó)LEITZ公司憑借其在高精度測(cè)量領(lǐng)域積公司憑借其在高精度測(cè)量領(lǐng)域積累的世界級(jí)測(cè)量技術(shù)以及豐富的應(yīng)用理論知識(shí)，累的世界級(jí)測(cè)量技術(shù)以及豐富的應(yīng)用理論知識(shí)，通過高性能，高精確度的通過高性能，高精確度的PMM-C三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x與功能強(qiáng)大的工業(yè)級(jí)計(jì)量軟件與功能強(qiáng)大的工業(yè)級(jí)計(jì)量軟件QUIND-OS的結(jié)合，的結(jié)合，不斷解決來自工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的高精度和復(fù)雜幾何不斷解決來自工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的高精度和復(fù)雜幾何形狀的計(jì)量需求。形狀的計(jì)量需求。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 圖圖1 1-2 2為為L(zhǎng) LE EI IT TZ Z最最新新的的三三坐坐標(biāo)標(biāo)系系列列r re ef fe er re en nc ce e測(cè)測(cè)量量?jī)x儀系系 列列，和和Z ZE EI IS SS S的的D Du ur ra aM Ma ax x三三坐坐標(biāo)標(biāo)測(cè)測(cè)量量?jī)x儀系系列列一一樣樣，在在全全球球三三坐坐標(biāo)標(biāo)行行業(yè)業(yè)中中，隸隸屬屬最最尖尖端端技技術(shù)術(shù)。圖圖1-2 reference1-2 reference測(cè)量?jī)x測(cè)量?jī)x 20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯圖1-3 英國(guó)IMS公司手動(dòng)式CMMIMP 圖1-4 德國(guó)Zeiss公司的小型CMEclipse550 20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯圖圖1-5 美國(guó)美國(guó)B&S公司的掃描測(cè)量機(jī)公司的掃描測(cè)量機(jī) Chameleon CMM 圖圖1-6 德國(guó)德國(guó)SIOS公司的納米定位與測(cè)量公司的納米定位與測(cè)量NMM20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯二、總體設(shè)計(jì)方案分析二、總體設(shè)計(jì)方案分析 2.1 精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù) 1）直線導(dǎo)軌直線導(dǎo)軌 從精度角度看，空氣導(dǎo)軌是現(xiàn)在最好的從精度角度看，空氣導(dǎo)軌是現(xiàn)在最好的導(dǎo)軌。雖然它沒有液體靜壓導(dǎo)軌的剛性大，導(dǎo)軌。雖然它沒有液體靜壓導(dǎo)軌的剛性大，但氣浮導(dǎo)軌優(yōu)點(diǎn)也很明顯，如無需進(jìn)行油溫但氣浮導(dǎo)軌優(yōu)點(diǎn)也很明顯，如無需進(jìn)行油溫控制，對(duì)環(huán)境沒有污染。此外，納米級(jí)精度控制，對(duì)環(huán)境沒有污染。此外，納米級(jí)精度儀器的負(fù)荷和行程沒有那么大，所以應(yīng)優(yōu)先儀器的負(fù)荷和行程沒有那么大，所以應(yīng)優(yōu)先考慮考慮空氣導(dǎo)軌空氣導(dǎo)軌。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 2）傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng) 傳統(tǒng)的傳動(dòng)方法為傳統(tǒng)的傳動(dòng)方法為滾珠絲杠傳動(dòng)滾珠絲杠傳動(dòng)，精密儀器，精密儀器一般用一般用C0級(jí)滾珠絲杠級(jí)滾珠絲杠，利用閉環(huán)控制目前最高，利用閉環(huán)控制目前最高可達(dá)到可達(dá)到0.01m的定位精度。但在進(jìn)行非球面等的定位精度。但在進(jìn)行非球面等輪廓曲線跟蹤時(shí)輪廓曲線跟蹤時(shí)，滾珠絲杠的精度及其在運(yùn)動(dòng)滾珠絲杠的精度及其在運(yùn)動(dòng)中的微小振動(dòng)都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性中的微小振動(dòng)都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生影響產(chǎn)生影響。摩擦驅(qū)動(dòng)摩擦驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)無反向間隙的傳可以實(shí)現(xiàn)無反向間隙的傳動(dòng)動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，因而彈性變形因素，由于結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，因而彈性變形因素大為減少大為減少，所以一直被認(rèn)為是一種非常適合精，所以一直被認(rèn)為是一種非常適合精密的傳動(dòng)系統(tǒng)。密的傳動(dòng)系統(tǒng)。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 3）尺寸測(cè)量技術(shù)尺寸測(cè)量技術(shù) 尺寸測(cè)量技術(shù)在精密領(lǐng)域尺寸測(cè)量主要有尺寸測(cè)量技術(shù)在精密領(lǐng)域尺寸測(cè)量主要有2種技術(shù)：一是種技術(shù)：一是激光干涉技術(shù)激光干涉技術(shù)，二是，二是光柵技術(shù)光柵技術(shù)。激光干涉儀分辨率高，測(cè)量范圍大，測(cè)量精度激光干涉儀分辨率高，測(cè)量范圍大，測(cè)量精度高，但使用困難，特別是高精度測(cè)量，激光波高，但使用困難，特別是高精度測(cè)量，激光波長(zhǎng)受溫度、濕度、壓力的影響比較大，因此使長(zhǎng)受溫度、濕度、壓力的影響比較大，因此使用過程中對(duì)環(huán)境要求很苛刻。用過程中對(duì)環(huán)境要求很苛刻。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 從從分分辨辨率率和和精精度度上上看看，光光柵柵技技術(shù)術(shù)可可以以和和激激光光干干涉涉技技術(shù)術(shù)相相媲媲美美，對(duì)對(duì)環(huán)環(huán)境境的的要要求求相相對(duì)對(duì)較較低低，可可以以滿滿足足納納米米精精度度的的使使用用要要求求，特特別別是是相相位位光光柵柵，是是 一一 種種 非非 常常 有有 前前 途途 的的 精精 測(cè)測(cè) 量量 工工 具具。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯圖圖2-1 LIP581敞開式直線光柵尺敞開式直線光柵尺20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯2.2 總體布局總體布局 20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯其主要技術(shù)指標(biāo)要求如下：其主要技術(shù)指標(biāo)要求如下：1）X軸，最大行程：軸，最大行程：800 mm，直線度：直線度：0.2 m/100 mm，光柵反饋分辨率：光柵反饋分辨率：0.1m；2）Y軸，最大行程：軸，最大行程：600 mm，直線度：直線度：0.2 m/100 mm，光柵反饋分辨率：光柵反饋分辨率：0.1m；3）Z軸，最大行程：軸，最大行程：400mm，直線度：直線度：0.2 m/100 mm，光柵反饋分辨率：光柵反饋分辨率：0.1m；4）驅(qū)動(dòng)：伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)摩擦輪）驅(qū)動(dòng)：伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)摩擦輪 傳動(dòng)；傳動(dòng)；5）導(dǎo)軌形式：超精密氣體靜壓）導(dǎo)軌形式：超精密氣體靜壓 導(dǎo)軌；導(dǎo)軌；6）承重）承重2000kg。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯2.3 床身材料選用床身材料選用 床身要支撐整機(jī)的重量，它應(yīng)具有良好的床身要支撐整機(jī)的重量，它應(yīng)具有良好的剛度和強(qiáng)度，可以采用不同材料，比如優(yōu)質(zhì)耐剛度和強(qiáng)度，可以采用不同材料，比如優(yōu)質(zhì)耐磨鑄鐵、花崗巖、人造花崗巖等。磨鑄鐵、花崗巖、人造花崗巖等。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 優(yōu)質(zhì)耐磨鑄鐵優(yōu)質(zhì)耐磨鑄鐵 鑄鐵是制造床身的傳統(tǒng)材料，它的優(yōu)點(diǎn)是鑄鐵是制造床身的傳統(tǒng)材料，它的優(yōu)點(diǎn)是工藝性好。選用耐磨性好，熱膨脹系數(shù)低，對(duì)工藝性好。選用耐磨性好，熱膨脹系數(shù)低，對(duì)振動(dòng)衰減能力強(qiáng)，并經(jīng)時(shí)效處理的優(yōu)質(zhì)合金鑄振動(dòng)衰減能力強(qiáng)，并經(jīng)時(shí)效處理的優(yōu)質(zhì)合金鑄鐵作精密儀器的床身，可以得到滿意的結(jié)果。鐵作精密儀器的床身，可以得到滿意的結(jié)果。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 花崗巖花崗巖 花崗巖現(xiàn)在已是制造精密測(cè)量?jī)x和精密機(jī)花崗巖現(xiàn)在已是制造精密測(cè)量?jī)x和精密機(jī)床的床身的熱門材料，這是因?yàn)榛◢弾r比鑄鐵床的床身的熱門材料，這是因?yàn)榛◢弾r比鑄鐵長(zhǎng)期尺寸穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)低，對(duì)振動(dòng)的長(zhǎng)期尺寸穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)低，對(duì)振動(dòng)的衰減能力強(qiáng)，硬度高、耐磨并且不會(huì)生銹等。衰減能力強(qiáng)，硬度高、耐磨并且不會(huì)生銹等。用花崗巖作機(jī)架時(shí)，一般都用整體方塊，鉆孔用花崗巖作機(jī)架時(shí)，一般都用整體方塊，鉆孔埋入螺母以便和其它件連接。埋入螺母以便和其它件連接。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 人造花崗巖人造花崗巖 人造花崗巖是由花崗巖碎粒用樹脂粘結(jié)而人造花崗巖是由花崗巖碎粒用樹脂粘結(jié)而成。用不同粒度的花崗巖組合可提高人造花崗成。用不同粒度的花崗巖組合可提高人造花崗巖的體積比，使人造花崗巖有優(yōu)良的性能，不巖的體積比，使人造花崗巖有優(yōu)良的性能，不僅可鑄造成形，吸濕性低，并對(duì)振動(dòng)的衰減能僅可鑄造成形，吸濕性低，并對(duì)振動(dòng)的衰減能力加強(qiáng)。力加強(qiáng)。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 考慮到測(cè)量?jī)x當(dāng)今制造業(yè)中的使用特點(diǎn)、使考慮到測(cè)量?jī)x當(dāng)今制造業(yè)中的使用特點(diǎn)、使用環(huán)境、精度以及效率要求，考慮到測(cè)量?jī)x對(duì)精用環(huán)境、精度以及效率要求，考慮到測(cè)量?jī)x對(duì)精度的要求是第一位的，而對(duì)速度要求一般；由于度的要求是第一位的，而對(duì)速度要求一般；由于價(jià)值高，一般配備專用的工作環(huán)境，環(huán)境較好。價(jià)值高，一般配備專用的工作環(huán)境，環(huán)境較好。其移動(dòng)部件的選材，需要兼顧密度和剛性；而對(duì)其移動(dòng)部件的選材，需要兼顧密度和剛性；而對(duì)于固定部件，則對(duì)密度于固定部件，則對(duì)密度/剛性比的要求比較寬松，剛性比的要求比較寬松，一般通過加大截面尺寸提高剛性，故固定部件的一般通過加大截面尺寸提高剛性，故固定部件的材料可選擇陶瓷或花崗石，所以本次設(shè)計(jì)的測(cè)量材料可選擇陶瓷或花崗石，所以本次設(shè)計(jì)的測(cè)量?jī)x采用花崗巖為床身材料。國(guó)內(nèi)的泰山青是比較儀采用花崗巖為床身材料。國(guó)內(nèi)的泰山青是比較優(yōu)秀的花崗巖。優(yōu)秀的花崗巖。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯2.4 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 在精密加工與測(cè)量領(lǐng)域，進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械元在精密加工與測(cè)量領(lǐng)域，進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械元部件導(dǎo)軌主要有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌部件導(dǎo)軌主要有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌和空氣靜壓導(dǎo)軌。和空氣靜壓導(dǎo)軌。滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、剛性高、停止時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、剛性高、停止時(shí)的穩(wěn)定性高和熱穩(wěn)定性高及價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是由的穩(wěn)定性高和熱穩(wěn)定性高及價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是由于其導(dǎo)軌與支承結(jié)構(gòu)直接接觸，摩擦力較大而且動(dòng)摩于其導(dǎo)軌與支承結(jié)構(gòu)直接接觸，摩擦力較大而且動(dòng)摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)的差值較大，有爬行，定位精度擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)的差值較大，有爬行，定位精度有限，低速時(shí)運(yùn)行的平滑度較其他導(dǎo)軌差一些。有限，低速時(shí)運(yùn)行的平滑度較其他導(dǎo)軌差一些。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，是目結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，是目前使用較多的一種導(dǎo)軌，但精度比滑動(dòng)導(dǎo)軌和靜前使用較多的一種導(dǎo)軌，但精度比滑動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌低。壓導(dǎo)軌低。液體靜壓液體靜壓相對(duì)于氣體靜壓導(dǎo)軌具有載荷量大、相對(duì)于氣體靜壓導(dǎo)軌具有載荷量大、剛度高，阻尼高，對(duì)振動(dòng)的衰減好，缺點(diǎn)是目前剛度高，阻尼高，對(duì)振動(dòng)的衰減好，缺點(diǎn)是目前靜壓導(dǎo)軌的大部分設(shè)計(jì)只是依賴于簡(jiǎn)單的工程計(jì)靜壓導(dǎo)軌的大部分設(shè)計(jì)只是依賴于簡(jiǎn)單的工程計(jì)算或者實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，缺乏一套成熟的理論支持。采算或者實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，缺乏一套成熟的理論支持。采用液體靜壓導(dǎo)軌時(shí)，還存在設(shè)備復(fù)雜和油污染的用液體靜壓導(dǎo)軌時(shí)，還存在設(shè)備復(fù)雜和油污染的問題，成本也非常高。問題，成本也非常高。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯空氣靜壓導(dǎo)軌空氣靜壓導(dǎo)軌主要有如下特點(diǎn)主要有如下特點(diǎn):1）由于空氣的粘性系數(shù)為油的由于空氣的粘性系數(shù)為油的1/50以下，而且粘度對(duì)以下，而且粘度對(duì)溫度和壓力的變化不敏感，空氣靜壓導(dǎo)軌的摩擦力非常溫度和壓力的變化不敏感，空氣靜壓導(dǎo)軌的摩擦力非常小且近似為常數(shù)。小且近似為常數(shù)。2）采用空氣靜壓潤(rùn)滑支承，在運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)軌不與支采用空氣靜壓潤(rùn)滑支承，在運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)軌不與支承體直接接觸，基準(zhǔn)面摩損小，因此精度高而且使用壽承體直接接觸，基準(zhǔn)面摩損小，因此精度高而且使用壽命長(zhǎng)。命長(zhǎng)。3）分布于導(dǎo)軌及支承面之間的分布于導(dǎo)軌及支承面之間的5一一15m的空氣膜對(duì)的空氣膜對(duì)部件缺陷具有平均效應(yīng)，容易得到高精度。部件缺陷具有平均效應(yīng)，容易得到高精度。4）爬行少，機(jī)械摩損小，噪聲低。爬行少，機(jī)械摩損小，噪聲低。5）發(fā)熱量少，工作溫度范圍寬，熱變形非常小。發(fā)熱量少，工作溫度范圍寬，熱變形非常小。6）無環(huán)境污染。無環(huán)境污染。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 凡能同時(shí)承受軸向、徑向或其它方向作用凡能同時(shí)承受軸向、徑向或其它方向作用力的氣體支撐裝置均稱為力的氣體支撐裝置均稱為氣體靜壓組合裝置氣體靜壓組合裝置?？諝忪o壓導(dǎo)軌是典型的氣體靜壓組合裝置。根空氣靜壓導(dǎo)軌是典型的氣體靜壓組合裝置。根據(jù)工作臺(tái)的移動(dòng)量、載荷量和精度要求等的不據(jù)工作臺(tái)的移動(dòng)量、載荷量和精度要求等的不同，一般有如下四種形式同，一般有如下四種形式20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯1）平面封閉型導(dǎo)軌平面封閉型導(dǎo)軌 這種形式的導(dǎo)軌，因工作臺(tái)導(dǎo)軌面產(chǎn)生的撓度較小，可取得這種形式的導(dǎo)軌，因工作臺(tái)導(dǎo)軌面產(chǎn)生的撓度較小，可取得高精度、高剛性、大負(fù)載量，最適用于作為精密加工機(jī)床和測(cè)量高精度、高剛性、大負(fù)載量，最適用于作為精密加工機(jī)床和測(cè)量?jī)x等的長(zhǎng)導(dǎo)軌。儀等的長(zhǎng)導(dǎo)軌。2）圓柱封閉型導(dǎo)軌圓柱封閉型導(dǎo)軌 這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)桿的圓度、圓柱度和導(dǎo)向孔的這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)桿的圓度、圓柱度和導(dǎo)向孔的間距等精度完全由機(jī)械加工決定，全部負(fù)載由導(dǎo)柱承受，容易產(chǎn)間距等精度完全由機(jī)械加工決定，全部負(fù)載由導(dǎo)柱承受，容易產(chǎn)生撓度，故除了用于立式外，常用于輕載、短導(dǎo)軌。生撓度，故除了用于立式外，常用于輕載、短導(dǎo)軌。3）重量平衡式導(dǎo)軌重量平衡式導(dǎo)軌 這種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。但是軸承剛度低，適用于負(fù)這種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。但是軸承剛度低，適用于負(fù)載變化小的場(chǎng)合。載變化小的場(chǎng)合。4）真空負(fù)壓平衡式導(dǎo)軌真空負(fù)壓平衡式導(dǎo)軌 這種導(dǎo)軌與重量平衡式導(dǎo)軌是同一型式，適用于工作臺(tái)重量這種導(dǎo)軌與重量平衡式導(dǎo)軌是同一型式，適用于工作臺(tái)重量輕或不能加重的場(chǎng)合，使真空負(fù)壓和靜壓保持的同時(shí)，由維持固輕或不能加重的場(chǎng)合，使真空負(fù)壓和靜壓保持的同時(shí)，由維持固定的導(dǎo)軌間隙。定的導(dǎo)軌間隙。20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 根據(jù)本次測(cè)量?jī)x根據(jù)本次測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)要求氣靜壓導(dǎo)的設(shè)計(jì)要求氣靜壓導(dǎo)軌型式采用平面封閉軌型式采用平面封閉式，圖為橫梁的氣浮式，圖為橫梁的氣浮分布。分布。橫梁的氣浮分布橫梁的氣浮分布20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯三、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯摩擦桿驅(qū)動(dòng)摩擦桿驅(qū)動(dòng)20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯鋼帶傳動(dòng)鋼帶傳動(dòng)20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯氣浮塊氣浮塊20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯燕尾形氣浮導(dǎo)軌燕尾形氣浮導(dǎo)軌20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯同步齒形帶傳動(dòng)同步齒形帶傳動(dòng)20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯氣缸平衡氣缸平衡Z軸重量軸重量20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯鉆孔埋入螺母以便和其它件連接鉆孔埋入螺母以便和其它件連接20112011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯請(qǐng)各位老師和同學(xué)請(qǐng)各位老師和同學(xué)多提寶貴意見多提寶貴意見ThankThank 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