三坐标测量机【2张图/20200字】【优秀机械毕业设计论文】

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关键词：: 坐标测量丈量优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,43页,20200字左右.
开题报告一份.
实习总结.
翻译一份.

图纸共2张:
A0-三坐标测量机.dwg
A0-纵向进给系统部件图.dwg

摘要

从60年代初发明到现在，三坐标测量机（CMM）在制造业得到世界范围广泛应用，成为3D检测工业标准设备。三坐标测量技术得到迅速发展，而配套检测软件的发展，更是突飞猛进。最早的三坐标测量机只能显示XYZ坐标，而目前的各种检测软件几乎可以解决用户的绝大部分问题。软件日益成为影响用户使用好坏的关键所在。CMM测量软件发展趋势，对于传统的三坐标测量机检测来说，通常是设计部门提供二维图纸，检验部门根据图纸对工件进行尺寸及形位公差的检测。随着三维CAD软件的应用，越来越多的技术部门使用三维CAD建模技术进行设计。因此，各坐标机厂家纷纷推出了基于三维CAD技术的测量软件，直接将客户设计好的三维CAD模型导入测量软件进行检测。这样做的优点非常明显，不需要额外的图纸，理论值可以直接捕获，更可以进行测量仿真，测头干涉检查等，所以，受到用户的一致好评。基于CAD的测量成为目前三坐标测量软件的发展热点。

关键词　三坐标测量机传感器三维传动装置

Abstract
Invents from the beginning of the 60's to present, coordinate measuring machines (CMM) obtains the worldwide scale widespread application in the manufacturing industry, becomes the 3D examination industry standard equipment. Three coordinates survey technology obtains the rapid development, but the necessary examination software development, is progresses by leaps and bounds. The earliest coordinate measuring machines only can demonstrate the XYZ coordinates, but the present each kind of examination software may solve user's major part problem nearly. The software becomes the influence user use quality the key to be at day by day. The CMM survey software trend of development, regarding the traditional coordinate measuring machines examination, usually is designs the department to provide the two-dimensional blueprint, the inspection department carries on the size and the shape position common difference examination according to the blueprint to the work piece. Along with the three dimensional CAD software application, the more and more many technical department uses the three dimensional CAD modeling technology to carry on the design. Therefore, various coordinates machine factory has promoted in abundance based on the three dimensional CAD technology survey software, the three dimensional CAD model which designs the customer inducts directly surveys the software to carry on the examination. Does this the merit is extremely obvious, does not need the extra blueprint, the theoretical value may catch directly, may carry on the survey simulation, the gauge head interference inspection and so on, therefore, receives the user the consistent high praise. Survey the software based on the CAD survey into at present three coordinates the development hot spot.
Key words　 Coordinate measuring machines Sensor Three dimensional Transmission device

目录
摘要………………………………………………………………………………I
Abstract………………………………………………………………………II
第1章绪论………………………………………………………………………1
1.1 三坐标测量机的应用与发展…………………………………………1
1.2 三坐标测量机测量原理………………………………………………4
1.2.1 三坐标测量机的组成…………………………………………5
1.2.2 三坐标测量机的结构特点……………………………………5
1.3 设计要求………………………………………………………………6
第2章三坐标测量机总体设计方案……………………………………………7
2.1 设计任务和内容………………………………………………………7
2.2 总体设计方案拟订……………………………………………………7
2.2.1 三坐标测量机机械部分设计…………………………………7
2.2.2 三坐标测量机电路部分设计…………………………………8
2.3 主要参数的确定……………………………………………………14
第3章三坐标测量机进给系统的设计计算………………………………15
3.1 进给系统步进电动机的选择计算…………………………………15
3.1.1 调速电动机的容量的计算…………………………………15
3.1.2 步进电动机的概述…………………………………………15
3.1.3 步进电动机的容量的计算…………………………………16
3.2 轴概述 ………………………………………………………………16
3.2.1 轴的用途…………………………………………………16
3.2.2 轴的材料……………………………………………………16
3.2.3 轴的材料……………………………………………………17
3.3 轴的结构设计………………………………………………………17
3.3.1 拟定轴上零件的装配方案…………………………………17
3.3.2 轴上零件的定位 ……………………………………………17
3.3.3 轴的结构设计………………………………………………18
3.3.4 初步设计轴的最小直径.............................20
3.3.5 拟定轴上零件的装配方案…………………………………21
3.3.6 根据轴向定位的要求确定轴的个段直径和长度…………21
3.3.7 轴上零件的轴向定位………………………………………22
3.3.8 确定轴上圆角和倒角尺寸………………………………22
3.4 丝杠螺母副的选用计算…………………………………………22
3.4.1 丝杠螺母的导程的确定……………………………………22
3.4.2 确定丝杠的等效转速………………………………………23
3.4.3 丝杠的等效负………………………………………………23
3.4.4 确定丝杠所受的最大动载荷Cax…………………………23
3.4.5 临界压缩负荷Fcr…………………………………………23
3.4.6 临界转速验算………………………………………………24
3.4.7 计算轴承动载荷……………………………………………25
3.4.8 丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算………………26
3.5 丝杠的扭转刚度……………………………………………………26
3.6 传动精度计算………………………………………………………27
3.7 导轨的选型及计算…………………………………………………27
3.7.1 滚动导轨的结构及配………………………………………28
3.7.2 滚动导轨副的预紧…………………………………………28
3.7.3 滚动导轨副润滑防护………………………………………29
3.8 横向伺服进给系统的设计计算（同以上方法）……………………29
3.9 纵向、横向的移动工作台的装配图（见附图1）…………………29
第4 章夹具的初步设计………………………………………………………30
4.1 载要…………………………………………………………………30
4.2 机床夹具的基本要求………………………………………………30
4.3 机床夹具概述………………………………………………………31
4.3.1 机床夹具的分类……………………………………………31
4.3.2 夹具的作用…………………………………………………31
4.3.3 夹具的组成…………………………………………………31
4.4 螺旋夹紧装置………………………………………………………32
4.4.1 螺旋夹紧力计算……………………………………………33
4.4.2 螺旋夹紧的自锁性能和传力系数…………………………34
4.5 螺旋夹紧机构的特点………………………………………………34
4.6 横向伺服系统和立拄的设计计算…………………………………35
第5章三坐标测量机的测头装置……………………………………………36
第 6章经济技术性分析……………………………………………………38
结论 …………………………………………………………………………41
致谢 …………………………………………………………………………42
参考文献 ……………………………………………………………………43
附录1 …………………………………………………………………………44
附录2 …………………………………………………………………………50
附录3 …………………………………………………………………………58

开题报告
一、立论依据（包括项目研究的目的和意义，国内外研究现状分析）；
1、项目的研究意义
扩大了不同精度层次测试的需要。保证了工业现场高精度的测试要求,三轴均采用先进的传感器满足定位精度高的要求。
在现代机械制造产业中，一些零部件在加工完成之后，需要对其进行加工精度的检测，以及在模具制造产业中成型模具的误差检测。

二、设计产品的用途和应用领域
三维测量系统主要用于机械制造零部件的精度检测、模具制造中模具的制造精度。以及其它零件的误差检测。

三、设计方案
目标：采用单臂实现三个方向的动作。
研究内容：单臂实现三维测量，其中涉及的各种器件的选择原则。
拟解决的关键问题：传动方式、电动机、传感器的选择。
2、设计方案（须有文字和示意简图说明）

一、初步设定采用单臂完成三维空间的测量，采用接触式测量。
二、对电动机进行选择，完成三个坐标的动作需选用三个电动机实现。
三、传动方式的确定。
四、传感器的选择应用。
2、题目的可行性分析：
现代技术发展的今天，对产品的质量和精度的要求越来越高，那么对检测装置的需求量越来越大，对其质量精度要求也非常高。零件的检测和误差分析都需要测量装置来完成。，
3、本项目的创新之处
进给系统采用气动，很大程度上减少了再进给过程中的摩擦阻力，提高了测量精度。

三坐标测量机

内容简介：: 实习总结两周的实习工作已经结束，这是我做毕业设计前的基础准备工作，再这期间，我查阅了很多资料，也再网上搜集了很多相关的文件，我毕业设计的题目是“三坐标测量机”初步的设计思路是采用单臂测量，实现三个方向的测量，但是实践证明这样的难度很大，所以经过思考换了一种方案，三个方向用各自的探头工作，互相独立的设计方案。有了设计思路这两周我就有针对性的看了资料，电动机的选择计算是重点的内容，其次是传动装置的设计，再就是传感器的位置和选择问题，最后是整体结构的构思。有了目的就有了方向，我先后了解了机械与电路设计两方面都有联系，合理选用传感器的一些注意事项三维测量系统与机械与电路设计两方面都有联系，了解测量装置的抗干扰性，测量系统的组成，传感器的选择原则如何根据测试目的和实际条件，测量系统的分类，电测系统的组成，电测系统的分类，测量理论，电动机的选择，伺电动机的应用和选择等知识，这是我以后设计的基础，通过两周的实习我明确了设计的方向和任务的艰巨性。三月 20号实习地点图书馆根据开题报告中所涉及到的内容体系和相关基础知识，今天查阅了现代机械传动手册了解传动类型选择的依据以及对回转式高空悬缆车的传动选择的初读。根据传动系统的两大基本任务是保证工作机实现预期的传动要求和传动动力。如果设计任务是实现执行机构件与动力机的匹配，则需要分析执行构件的运动要求、行程、速度、加速度、调整范围实现位置要求。实现轨迹要求，停歇要求相互间的配合要求，以及动要求。再选定动力机后，根据运动和动力要求来确定传动系统方案并进行具体设计，再传动类型选择时，重点考虑其对传动布置，尺寸和重量方面的要求。由于三维测量系统设计单臂测量和多臂测量的问题，回转式高空缆车的传动与之有一点点的相似，因此对其进行了略读。三月 21号实习地点现代制造加工中心三维测量系统设及机械和电路控制两方面的内容，今天到学校的现代加工中心进行参观性实习。加工中心的三坐标测量机用单臂完成整个测量过程，用红宝石探头接触测量工件表面完成测量工作，对工件的精度有很高的要求。三坐标测量机的工作原理初步了解如下简单的人机操作界面，选择工件的定位基准，确定定位基础，然后对工件表面进行测量。三坐标测量仪采用气压传动，传动平稳。它的测量精度也和温度有关，室内要求相应的温度和湿度。通过今天的学习对测量装置有了视觉和感知上的认识，再以后的设计中有了大概的方向。三月 22 号实习地点图书馆三维测量系统与机械与电路设计两方面都有联系，今天查机电一体化技术手册了解机电一体化技术和机电一体化常用电路。机电一体化系统的基本结构要素，一个完整的机电一体化体系应包括以下几个基本要素：机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、驱动部分、控制及信息处理单元及接口，各要素和环节之间通过接口相联结。机电一体化的相关技术有， 2 计算机与信息处理技术 3 系统技术 4 自动控制技术 5 传感与监测技术 6 私服传动技术常用电路有，模拟和数字电路，可编程与专用集成电路等。三月 23号实习地点图书馆了解测量装置的抗干扰性查看机械工程测量与试验技术在测试过程中除了待测信号以外，各种不可见的随机的信号可能出现在测量系统中，这些信号与有用信号叠加再一起，严重歪曲测量结果。测量装置的干扰源有三条主要途径 1）电磁干扰干扰以电磁波辐射的方式经空间窜入测量装置 2）信号干扰信号在传输过程中通道中各元气件产生的噪声或非线性畸变所造成的干扰 3）电源干扰由于电源波动和电网干扰信号的窜入以及装置供电电源电路内阻引起各单元电路相互藕和造成干扰，一个测试系统抗干扰能力的大小再很大程度上决定了该系统的可靠性，是测量系统重要性之一，因此认识干扰信号，重视抗干扰设计是测试工作中不可忽视的问题。三月 24号实习地点图书馆今天多了解的内容是机器控制单元和系统的实验在开发和设计机械产品的控制系统中，要进行控制环节，元件到系统的各种实验，以及实现建摸所需的参数或系统的辩识，环节或元件的特性参数确定以及控制系统的综合教正等。控制元件和系统试验包括静态试验与动态试验，所谓静态试验，是指系统再静态情况下的各种性能参数的测试与调整。系统在静态情况下，输入输出的各阶导数均等于零。所谓动态试验指，控制系统对输入信号的响应特性以及动态参数的测试与调整。通过静态试验，可得到系统的死区，零位、线性误差、饱和段、滞后等参数的数值并可经过简单的计算得出系统的灵敏度。动态试验有时域法和频域法两种。三月 25号实习地点图书馆传感器的选择原则如何根据测试目的和实际条件。合理地选用传感器，是经常遇到的问题。三维测量系统对传感器的要求特别严格，就合理选用传感器的一些注意事项查机械工程测量试验技术介绍如下： 1灵敏度一般讲，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏越高意味着传感器所能感知的变化量越小，被测量稍微一微小变化时，传感器就有较大的输出。 2响应特性传感器的响应特性必须满足不失真测量条件，在选用时，应充分考虑到被测物理量的变化特点， 3线性范围传感器工作在线性范围内是保证测量精确度的基本条件。 4 它是传感器和一切的测量装置的生命。为了保证传感器应用中具有高的可靠性，事前须选用设计制造良好，使用条件适宜的传感器，使用过程中应严格保持规定的使用条件。尽量减轻使用条件的不良影响。 5精确度传感器的精度表示传感器的输出与本测量真值一致的程度。 6测量方式传感器再实际条件下的工作方式，例如，接触与非接触测量，在线与非线性测量。工作方式不同对传感器要求可不同。 7其它除了以上选用传感器时充分考虑的一些因素外，还应尽可能兼顾结构简单，体积小，重量轻，价格便宜，易于维修易于更换等条件。三月 27号实习地点图书馆测量系统的组成查机械工程测量学不同的测量系统其组成结构各不相同，系统中各单元类型更是千差万别。种类繁多。但从总体的功能上综合分析，又有着一定的一致性，通常测量系统的组成包括基准单元，传感单元，中间变换和传输单元，计算处理单元，显示记录单元。（ 1）基准单元由于测量的本质是比较，即将被测量与基准量在相同条件进行比较，以获得相对应的量值关系。（ 2）传感单元他用于传受被测的原始信号或者根据测量需要，将原始信号转换为另一种形式的物理信号。（ 3）中间变换单元根据信号传输，分析处理显示记录的好求，此单元将传感器输出的信号作一步的变换称二次变换（ 4）计算机处理单元将中间变换单元输出的信号进行所需的运算、教正、分析处理，以获取更为精确的测量结果或便于显示记录的输出形式。（ 5）显示记录单元将测量结果以观察者易于认识或感知的形式显示出来，或将测量结果记录和存储，供以后调用需要指出的是，测量系统中上述各组成单元完全是从其功能来区分的而与具体系统的大小仪器设备的复杂程度无关。三月 28号实习地点图书馆测量系统的分类查机械工程测量学测量系统分类方法很多，根据测量对象和用途，可分为几何测量测量系统，力学量测量系统，振动测量系统；按操作的自动化程度可分为手动、半自动、自动测量系统；按测量是否在生产线进行，可分为在线式、离线式测量系统；但是最为常见的是按测量过程中采用的物理信号的类型来分类的，根据测量系统中的主要信号流形式不同，可将测量系统分为以下几类。 1）机械测量系统 2）力学机械测量系统 3）气动测量系统 4）电测系统三月 29号实习地点图书馆电测系统的组成机械工程测量学被测对象传感器中间变换装置计算处理显示记录输出执行控制反馈激励装置传感器用来将被测机械量转换为电信号，此种变换通常称为一次变换，在一般情况下这些被测量可以将被测量对象的特征，运动状态等信号信息充分地显示出来，而便于传感器直接转变为电信号。而在另外一些情况下，被测机械量中可能没有直接蕴涵所需测量的信息或者信号不明显，或者难以用传感器直接进行转换，这时就需要借助激励装置对被测对象给予某种形式的激励，以产生能充分来征被测物信息同时又便于传感器实现转换的响应信号。中间变换装置是根据需要，将传感器输出的电信号再次变换为更适合进一步处理或传输的电信号形式。计算处理单元包括对信号进行加减乘除、开方、积算、数据处理，信号的时域、频域中间值域分析计算。三月 31号实习地点图书馆电测系统的分类 1）按用途分；有振动测量系统，转子动平衡测量系统，回转轴误差运动测量系统等。 2）按传感器的工作原理分：有电阻应变片式、电感式、电压式、半导体敏感元件式、感应同步式。 3）按自动化程度分：有手动式、半自动式、全自动式。 4）按转换后电信号的装型分：模拟电测系统。传感器的输出为模拟式电信号，中间转换装置大都采用模拟电子电路数字电测系统。传感器的输出为数字式电信号，一般是周期性脉冲信号。中间变换装置通常采用整形，细分，辨向、记数、译码等电路。对于实际的测量工作，具体选取哪种测量系统，系统中每个单元采用何种信号类型，都应根据具体的测量要求，测量条件、测量环境、仪器设备的性能和价格、操作者的素质等因素综合考虑，择优选用。四月 3 号实习地点图书馆测量理论测量系统与信号的数学模型测量过程如图所示，目的是获得被测量 x（ t）的足够准确的估值 x(t)1 也就是测量任务 )(1)(2 测量对象测量系统 1)(t 被测量 )(t 在测量过程中，测量对象或测量系统可能接收某些噪声 N（ t） )()()( 测量系统的任务是根据输入信号 )(求得被测量的估计值。四月 4 号实习地点图书馆电动机的选择如何正确选用电动机直流电动机的选择直流电动机的最大优点是运行转速可在宽广的范围内任意控制，无级变速，由直流电动机组成的调速系统和交流调速系统相比，直流调速系统控制方便，调速性能好直流电动机根据励磁方式的不同，可分围他励电动机，并励电动机，串励电动机和复励电动机，在一般情况下，多采用他励直流电动机。四月 5 号实习地点图书馆私服电动机的应用和选择私服电动机有直流电动机和交流私服电动机为了满足自动控制系统的要求，私服电动机必须具备（ 1）可靠性好：有控制电压信号时，电动机在转向和转速上应能作出正确的响应，控制电压信号消失时，电动机应能可靠停转，即无“自转“现象。（ 2）响应快：电动机转速的高低和方向随控制电压信号改变而快速变化，响应灵敏，启动转矩大（ 3）控制功率小：空载启动电压底。（ 4）机械特性线性度好，调速范围大，转速稳定。直流私服电机有：直流电磁式私服电动机直流永磁式私服电动机：无槽电枢直流私服电动机，空心杯电枢直流私服电机，印制绕组直流私服电机，无刷直流私服电动机。四月 7 号实习地点图书馆直流私服电动机的应用直流私服电动机可以作为输送电动机应用，如一些小型装置中应用的直流永磁式私服电动机；也可在自动控制系统中作为执行元件，故私服电动机又称为执行电动机，它是把输入的电压信号变换成转轴的角位移或者转速输出。输入的电压信号又称为控制信号或控制电压，改变控制电压的大小和电源的极刑，就可以改变私服电动机的转速和转向。由私服电动机组成的私服系统，通常采用两种控制方式，一，速度控制方式；二是位置控制方式。速度控制原理框图如下：速度进给放大器直流私服电动机直流测速电动机四月 10 号实习地点图书馆直流私服电动机的选择范围直流私服电动机的选择不仅仅是指电动机本身性能的要求，还应根据自动控制系统中是否选用直流私服电动机，以及系统所采用的电源、功率、和系统对电动机的要求来决定。如控制系统要求线性的机械特性和调节特性，控制功率又大，可选用直流私服电动机；对随动系统，要求私服电动机的响应快；对短时工作的私服系统要求私服电机以较小的体积和重量，给出较大的转矩和功率；对长期工作的私服系统，要求私服电动机的寿命要长。（ 1）直流永磁式私服电机一般可用作小功率直流私服系统的执行元件，但不适合于要求快速响应的系统。（ 2）直流电磁式私服电动机可用作中、大功率支流私服系统的执行元件适用于快速响应的私服系统。机械学院毕业实习、毕业设计（论文）学生个人工作计划学生姓名：王永光班级：机专 03 开始日期： 2006 年 3 月 23日结束日期：年月日设计进程实习或设计内容完成情况检查者签字第 4 周去加工中心参观实习。参观加工中心的三坐标测量仪实验室。完成第 5 周去加工中心实践实习。具体对零件进行误差初步检测。熟悉其结构及工作原理，。完成第 6 周整理实习笔记；写开题报告。完成第 7 周开始设计，进一步熟悉三维测量系统的工作原理和功能第 8 周针对三维测量系统结构的某一环节。查阅大量的资料，进行系统化的研究，电动机的选择。第 9 周针对三维测量系统结构的某一环节。查阅大量的资料，进行系统化的研究，主要研究整体结构的组成。第 10 周针对三维测量系统结构的某一环节。查阅大量的资料，进行系统化的研究，主要研究整体结构的组成。第 11 周针对三维测量系统机结构的某一环节。查阅大量的资料，进行系统化的研究，主要研究气体运行轨道等其他辅助装置。第 12 周画三维测量系统结构草图及总装配图。第 13 周画结构图 ,总装配图 ,并整理一下说明书。第 14 周进一步系统地整理一下说明书想一下每一不是怎样设计的哪一部分是重点分析的 ,怎样处理的第 15 周整体核查一下图纸 ,和说明书 . 第 16 周进一步检查本设计方案第 17周打印说明书 ,和图纸第 18周第 19周黑龙江科技学院机械工程学院毕业设计（论文）开题报告题目 : 三维测量系统专题 : 班级 : 机专 03 学号 : 0303060102 姓名 : 王永光指导教师 : 陈焕林黑龙江科技学院学生毕业设计开题报告一、立论依据（包括项目研究的目的和意义，国内外研究现状分析）； 1、项目的研究意义扩大了不同精度层次测试的需要。保证了工业现场高精度的测试要求 ,三轴均采用先进的传感器满足定位精度高的要求。在现代机械制造产业中，一些零部件在加工完成之后，需要对其进行加工精度的检测，以及在模具制造产业中成型模具的误差检测。二、设计产品的用途和应用领域三维测量系统主要用于机械制造零部件的精度检测、模具制造中模具的制造精度。以及其它零件的误差检测。三、设计方案目标：采用单臂实现三个方向的动作。研究内容：单臂实现三维测量，其中涉及的各种器件的选择原则。拟解决的关键问题：传动方式、电动机、传感器的选择。 2、设计方案（须有文字和示意简图说明）一、初步设定采用单臂完成三维空间的测量，采用接触式测量。二、对电动机进行选择，完成三个坐标的动作需选用三个电动机实现。三、传动方式的确定。四、传感器的选择应用。 2、题目的可行性分析：现代技术发展的今天，对产品的质量和精度的要求越来越高，那么对检测装置的需求量越来越大，对其质量精度要求也非常高。零件的检测和误差分析都需要测量装置来完成。， 3、本项目的创新之处进给系统采用气动，很大程度上减少了再进给过程中的摩擦阻力，提高了测量精度。四、指导老师审核意见：指导教师（签字）：年月日五、指导委员会意见审核意见：专家组长（签字）：年月日 I 摘要从 60 年代初发明到现在，三坐标测量机（制造业得到世界范围广泛应用，成为 3D 检测工业标准设备。三坐标测量技术得到迅速发展，而配套检测软件的发展，更是突飞猛进。最早的三坐标测量机只能显示目前的各种检测软件几乎可以解决用户的绝大部分问题。软件日益成为影响用户使用好坏的关键所在。量软件发展趋势，对于传统的三坐标测量机检测来说，通常是设计部门提供二维图纸，检验部门根据图纸对工件进行尺寸及形位公差的检测。随着三维件的应用，越来越多的技术部门使用三维模技术进行设计。因此，各坐标机厂家纷纷推出了基于三维术的测量软件，直接将客户设计好的三维型导入测量软件进行检测。这样做的优点非常明显，不需要额外的图纸，理论值可以直接捕获，更可以进行测量仿真，测头干涉检查等，所以，受到用户的一致好评。基于测量成为目前三坐标测量软件的发展热点。关键词三坐标测量机传感器三维传动装置 of 0s to in D is by YZ of s to be at by MM of is to on to to AD AD to on in on AD AD to on is on so on AD at 录摘要 I 1 章绪论 1 三坐标测量机的应用与发展 1 三坐标测量机测量原理 4 三坐标测量机的组成 5 三坐标测量机的结构特点 5 设计要求 6 第 2章三坐标测量机总体设计方案 7 设计任务和内容 7 总体设计方案拟订 7 三坐标测量机机械部分设计 7 三坐标测量机电路部分设计 8 主要参数的确定 14 第 3 章三坐标测量机进给系统的设计计算 15 进给系统步进电动机的选择计算 15 调速电动机的容量的计算 15 步进电动机的概述 15 步进电动机的容量的计算 16 轴概述 16 轴的用途 16 轴的材料 16 轴的材料 17 轴的结构设计 17 拟定轴上零件的装配方案 17 轴上零件的定位 17 轴的结构设计 18 初步设计轴的最小直径 . 拟定轴上零件的装配方案 21 根据轴向定位的要求确定轴的个段直径和长度 21 轴上零件的轴向定位 22 确定轴上圆角和倒角尺寸 22 丝杠螺母副的选用计算 22 丝杠螺母的导程的确定 22 确定丝杠的等效转速 23 丝杠的等效负 23 确定丝杠所受的最大动载荷 23 临界压缩负荷 23 临界转速验算 24 计算轴承动载荷 25 丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算 26 丝杠的扭转刚度 26 传动精度计算 27 导轨的选型及计算 27 滚动导轨的结构及配 28 滚动导轨副的预紧 28 滚动导轨副润滑防护 29 横向伺服进给系统的设计计算（同以上方法） 29 纵向、横向的移动工作台的装配图（见附图 1） 29 第 4 章夹具的初步设计 30 载要 30 机床夹具的基本要求 30 机床夹具概述 31 机床夹具的分类 31 夹具的作用 31 夹具的组成 31 螺旋夹紧装置 32 螺旋夹紧力计算 33 螺旋夹紧的自锁性能和传力系数 34 螺旋夹紧机构的特点 34 横向伺服系统和立拄的设计计算 35 第 5章三坐标测量机的测头装置 36 第 6 章经济技术性分析 38 V 结论 41 致谢 42 参考文献 43 附录 1 44 附录 2 50 附录 3 58 1 附录 1 学习和设计一种自动控制系统从该系统的原理中学习和设计热能装置摘要：从系统的原理中，了解热能装置的特点。并在这篇论文中根据它的控制系统分析和研究细节，汽缸和蒸汽轮机整体关系独立的特征是研究完全被认同的。通过协调控制，影响系统整个操作的最适宜的方法就是采用关键技术并进行学术交流；另外，计算机处理信息技术也是非常重要的。还有其它的有助于整个系统操作的方法。 1 引言：这个系统是一个有特殊结构和功能的有机整体。它右几个相互联系、相互影响、并相互独立的部分组成。这个热能装置有一个典型的系统体系，由发电机、蒸汽气轮机、汽缸和许多辅助设备组成。这种热能装置的主要功能是根据网络设备的所需的极限热能制造一种抗热负载。工程学系统是被用于学习和设计复杂系统的科学，它也是一种被用于处理并完成确切目标的理论和方法。根据热能装置的系统原理可以知道，这篇论文已经研究和设计了这种装置的协调控制体系。 2 学习和设计一种自动控制系统从该系统的原理中学习和设计热能装置 2。 1 能源装置自动控制系统的功能首先，在自动控制系统被研究设计前，热能装置作为控制体系应该深一步进行学习和研究。热能装置是一种巨大的设备，也是由发动机、气轮机、汽缸和许多辅助设备组成。它的流程是一个复杂的干涉线路，尤其是大规模的能源装置还是一个典型的非线形的并带有复杂输入输出并存在变化的复杂控制装置。成千上万的参数变量是被计算机操作和控制的。由于许多不同的操作方程式和转换关系，各参数也是变换的，对装置材料的质地要求也是变化的。随着工业产量规模的扩大和对生产标准的提高，还有不同的商品对能源负载的不断增加，对能源的需求在不断增加，所以新型的高要求的能源装置自动控制系统被推出。（ 1）负载控制：随着装置功能的提高，传统的负载控制方式：汽缸带动气轮机或是气轮机带动汽缸已经不能满足需求，所以我们必须采用更加适宜 2 的负载控制方案，那就是协调控制方案。（ 2）可靠性：这个系统的设计必须是可靠的，保证装置操作的安全性和经济性。另外，公差等级（精度）等方面也要达到相应的要求，其他技术、软件、硬件、自动诊断功能都必须被采用，以提高系统的可靠性。（ 3）通讯和人机界面：由于许多参数需要计算控制，当大规模的机器装置运行时，它的速度变化非常大，通讯系统必须快速及时反映并且有高的可靠性。人机界面必需有助于操作人员工作，包括操作端，和大的显示区域以便为操作员提供大的关于整个产品工序的综合菜单和信息。 2。 2 能源装置自动控制系统的结构构造此装置的设计主要包括控制部分、报警单元、保护装置等。根据上面的分析，所以我们把这个复杂的系统分成几个子系统，并且分析它们彼此之间的联系，设计子系统的目的是为了使整个系统工作状况达到最佳。（ 1）数据采集系统它是整个系统的信息中心，迅速提供客观有价值的操作记录，整个数据采集系统是以安全、经济的设备操作为基础的。功能包括示、起程提示、桌面功能、打印错误清单、并进行自检，科学计算，操作向导等等。（ 2）汽缸控制系统：包括信号分析、控制体系，例如汽缸的震动控制，蒸汽的温度，进水量的控制，辅助控制等系统，还有安全监控和震动处理系统。这些子系统相互协调工作，使汽缸工作安全、高效、稳定。以满足网络控制端下达的各种控制操作的方式的命令。（ 3）蒸汽气轮机的控制系统：蒸汽气轮机控制实现了负载控制和循环速率控制，数字化的电子水力学控制。；另外，它的辅助系统包括水标准控制，水压控制，水压程度标准控制，加热器的标准控制等。（ 4）辅助系统：除了以上提及的主要系统外，还有过程控制系统，燃料填加控制系统，和一些安全控制系统。主要系统和辅助系统是一个有机的整体，通过网络信息交流紧密的联系再一起。它们相互渗透，相互依靠，以形成此大规模装置的整体部分。 2。 3 设计热能装置的自动控制系统从此装置的控制原理中，我们可分析和学习两个基本反馈控制及汽缸是主运动，气轮机是从运动；另一个是气轮机是主运动，汽缸是从运动。设计这两种反馈控制的目的是再工作中及时发现存在的问题，设计出更加合适的控制方法。 3 2 3 1 汽缸主运动气轮机从运动这种控制方法首先让气轮机落后强大网络负载的需要，然后让锅炉随着蒸汽机运动。它的好处是能充分地使用锅炉的热储积，使装置比较迅速地对网络命令作出相应的变动。但，因为锅炉惯性和延迟是非常大的的，前涡轮压力章程不可能跟随负载章程的速度，因而更加巨大的波动，那些是不利锅炉的平稳操作。装置的输出变化速度和变化范围一定会受到限制。 2 3 2 气轮机主运动汽缸从运动这种控制方式首先让汽缸随着计算机下达的命令运作，之后让气轮机跟随汽缸运动。它能更好的维持气轮机的压力稳定，有易于汽缸的稳定操作，但是它不能完全利用汽缸所积累的热量来保证装置的正常输出，它对负载的请求反映慢，所以这种控制方式仅能提供装置基本承受的载荷， 2 3 3 协调控制方式根据以上的分析，它必须使汽缸完全的被用于热量的积累。当装置能够更好的接受计算机所下达的命令并进行安全操作，那是为了当负载改变承受的载荷时，汽缸的压变首先在允许的范围内。然后让能源装置和压力控制两循环相互影响作用。以至于装置的输出能够很快的和主机下达的命令相吻合。这需要装置稳定的操作为保证。这种实用方法将适应以上提到的前馈控制系统，使汽缸和气轮机能够相互协调控制，以便各种各样的同等的实用的控制计划项目可以被获得，例如：根据“锅炉控制系统跟随蒸汽机”或“蒸汽机跟随锅炉”。 2 3 3 1 协调控制方式的功能热能装置协调控制系统应该通常有以下作用： (l)根据负载操作的条件和大网络的要求选择不同的负载命令。 (2)制约装载指示的变动率。 (3). 计算负载最大的可能输出并且制约最大和极小的高度装载。 (4). 有作用。 (5). 根据装置操作条件选择另外运行方式。 (6). 计算实际负载输出。(7). 让自动化控制系统有足够平稳的丰富的大量的和更好的规模。 (8). 有必要的安全措施，例如开始旁路系统和防止蒸汽机超出限速等，由于事故，当负载和大规模网络突然失调时。本负载协调控制系统的结构。现在负载的协调控制系统由二部分组成，装载指示过程和锅炉和蒸汽机协调控制，工作流程如下图所示。 4 装置的协调控制系统其中，装载指示过程由负载循环演算组成，装置允许负载进行循环演算和装置的循环制约。汽缸和蒸汽机的协调控制组成了汽缸控制器和气轮机控制器。热能装置协调控制系统的实施现代大规模热能装置的协调控制系统的实施采取分布控制系统，保证装置的安全经济操作，实现装置的自动化控制。西门子选择以实现热能装置的协调控制，其中的几部分如下图所示。 5 of 装置的每个子系统正常运转时，开始协调控制方式。在这个方式下，蒸汽机和汽缸接受负载的同等指令。汽缸通过改变的燃烧率维护主要蒸汽压力和蒸汽机压力和初始设置值。当前汽缸压力和设置值的偏差超出某一极限值，蒸汽机主要循环控制使蒸汽初始值的开放程度受到限制，由这偏差决定在汽缸之内的压力控制范围。 3. 结论总之从系统观点看，热能装置的自动化控制系统被划分成几个子系统以及负载协调控制系统的设计和实施在本文被展示。大规模负载协调控制能够快速的反映和更好的稳定性。使整个热能装置达到最佳运转效果是通过子系统的协调控制来实现的。参考 1熊电厂分布控制系统，科学北京 P。 R 中国， 20003 2 应用在热电厂中协调了控制系统，电力的科学和 6 工程学 2003 年 (3) ： 50作者传记副教授，是博士生在航空学和航天学南京大学。她的研究是瞄准的智能控制，系统工程和灰色系统理论。 2002 年底锅是一名学生硕士学位。她的研究是瞄准的智能控制理论和它的应用。 7 附录 2 of of 1. 10016 （ 2. 30024 of of on in in a of is By of of is of . of is by 1he is an of is a of is to to is to In It is to in of in to 8 of of of in 2 of of At as is is is a of is of ,is is a of of is of of of s of is of of is So is of （ 1. ） of so we is （ 2.） of be of In of be to of （ 3.） to be is is 9 be at of of of In So we in to （ 1.） It is of is of of ,of （ 2） as ,in to of in （ 3.） of of （ 4.） a of so as to of of 10 of of we of in to ad be to of is to of is to be to of of of of pt of pt is to of of s be of is to of It be to to it do f to s it is s so is to be to to it of to in is to to of so s of of is to 11 so of to be 。 of of l) to of 2) of 3). of of 4). 5). to 6). 7). 8). as of of of of is of of as 12 n is of of of to of is to of 13 of of of In in of of by is up to of 3. In of of is as as of 14 is in of of is by 1 of 20003 2 2003(3):50 is a is at is a 002 is at 15 附录 3 三坐标测量机测头的误差校准内容摘要 :经过几十年的快速发展，坐标测量技术已臻成熟，测量精度得到极大提高，测量软件功能更加强大，操作界面也日益完善，生产厂家遍布全球，开发出了适于不同用途的三坐标测量机型。几十年的发展充分证明，现代三坐标测量系统打破了传统的测量模式，具有通用、灵活、高效等特点，可以通过计算机控制完成各种复杂零件的测量，符合机械制造业中柔性自动化发展的需要，能够满足现代生产对测量技术提出的高精度、高效率要求。除用于空间尺寸及形位误差的测量外，应用坐标测量机对未知数学模型的复杂曲面进行测量，提取复杂曲面的原始形状信息，重构被测曲面，实现被测曲面的数字化，不仅是坐标测量机应用的一个重要领域，也是反求工程中的关键技术之一，近年来也得到快速发展。关键词：补偿误差探针找正校准三维特性触发坐标测量机及其特点坐标测量机是一种具有很强柔性的尺寸测量设备，工业界的应用开始于对棱柱零件的快速、精确测量。但随着方面技术的发展（如回转工作触发式测头的产生），特别是计算机的出现，目前，广泛应用于对各类零件的自动检测。与投影仪、轮廓测量仪、圆度测量仪、激光测量仪等比较，有适应性强，功能完善等特点。坐标测量机的出现，不仅提高了检测设备的水平，而且在自动化检测中也是一个生重要的突破。自动化程度方面有很大的差别。计算机控制的有自动执行检测、分析检测数据和输出检测结果的功能，而一般的有手动控制功能或手动控制加示教功能。目前，随着计算机硬件性能的提高和价格降低，绝大部分配有计算机，利用计算机可对测量所得的数据进行在线分析，以判别被控件是否合格。同时也可以使用统计技术来确定工艺能力是否满足，分析误差等来源。除了再质量检测方面使用，可以用于对实物的仿物的信制加工中，即所谓逆向工程。在这种情况下，由量实际工件，并将测量 16 所得的数据传到系统中，由统对这些数据进行加工处理，建立进一步生成加工指令来指导加工。头测头是常重要的部件，可以这样说，测头的发展先进程度就标志着发展先进程度。以配置不同类型的测头传感器。接触类的测头主要包括触发式、模拟式两种。非接触式包括激光三角测量、激光成像、机器视觉等。最初人们使用，由操作人员移动坐标轴，所用的测头是刚性的，当刚性测头以一定的接触力接触到被测表面时，人为记录下各坐标轴的坐标值。这种初期的可能具有自动检测的能力，使用范围受到了极大的限制。但是由于它具有了三坐标的雏形，在使用测头钻孔的位置时也相当有效。被广泛地应用，其主要的一个原因是发明了触发式测头，触发式测头的最大功能是它的触发功能，即当探针接触被测表面并有一定的微笑位移时，测头就发出一电信号，利用此信号可以立即锁定当前坐标轴的位置，从而自动记录坐标值。触发式测头是由雷尼绍公司发明的，现在该公司生产一系列的触发式测头，可用于工中心，雷尼绍公司的生产的头现已成为行业标准配置，广泛地用于各大生产厂家的。常见的测头再运动学上，探针处于由三个圆柱棒 6 个球组成的 6 个触点唯一确定的位置上，用一个轻型的有参紧力的弹簧维持这一位置。 6 个触点图中的方式依次连接，并接一个恒定电流电源。当探针接触被测表面，并产生微小位移时， 6 个触点中将有一个或一个以上的触点断开，从而使回路中的电阻迅速增大。当回路中的电阻增大到一定数值时，两端超过一定数值的电压将将起到开关电路发出信号。利用此信号就可以读取当前的测量位置数据。这种测头的特点是具有三维特性，即 X,Y,Z 三个方向的移动接触均能引起触发。因此，可以从不同的方向接触被测表面，而不会影响测量结果。在触发式测头进行测量的过程中，探针必须偏移一个固定的数量才会触发开关，因此，测量结果中要对这段偏移进行补偿。探针接触被测表面后，为了避免移动过量而折段，探针需要反方向退出一定距离。因此测量速度比硬探头扫描测量速度低。用探针端部球的中心坐标值作为点的输入数据。因此，在测量时必须用恰当的方法推断测头端部球与被测零件的触点位置。在非导的检测系统中，通常在触点附近作三点测量，从而近似地找出通过该三点的平面法线，这不仅要耗费很多时间，从而测量精度也比较低。在导的检 17 测系统中可以根据被测工件的型直接计算出被测点法向，让测头从法向接触被测点，这样就比较容易判断触点的位置。如图所为触点坐标，为测头端部球心坐标， 8， a 分别为测点法向与 z 轴夹角及法向在面内投影与 y 轴夹角，则接触点的坐标可表示为： x=x -R y=x -R z=X -R 所示为探针的形状。它的作用是为红宝石球提供一个固定的支撑，当探针接触被测表面时，探针的微笑移动可触发开关，从而发出信号。探针有不同的类型。如图所示，根据不同的需要可以选择不同的类型的探针。为了获得较高的测量精度，建议在实际测量时遵循以下两条原则： 1、尽量使用长度短的和刚性好的探针。测量时探针的弯曲越大，偏移越大，测量的重复精度就越低。 2、尽量选用直径大的红宝石探针。选用直径大的红宝石探针，一方面可以减小加工表面缺陷时测量精度的影响，另一方面可以增大探针的有效工作长度。如图 7示。 1 测头的分类测量头作为测量传感器，是坐标测量系统中非常重要的部件。三坐标测量机的工作效率、精度与测量头密切相关，没有先进的测量头，就无法发挥测量机的卓越功能。坐标测量机的发展促进了新型测头的研制，新型测头的开发又进一步扩大了测量机的应用范围。按测量方法，可将测头分为接触式（触发式）和非接触式两大类。触发式测量头又分为机械接触式测头和电气接触式测头；非接触式测头则包括光学显微镜、电视扫描头及激光扫描头等。本文讨论的重点为触发式测头。 (1)机械接触式测头接触式测头又称为 “ 刚性测头 ” 、 “ 硬测头 ” ，一般用于 “ 静态 ” 测量，大多作为接触元件使用。这种测头没有传感系统，无量程、不发讯，只是一个纯机械式接触头。机械接触式测头主要用于手动测量。由于人工直接操作，故测头的测量力不易控制，只适于作一般精度的测量。由于其明显的缺点，目前这种测头已很少使用。 (2)电气接触式测头电气接触式测头又称为 “ 软测头 ” ，适于动态测量。这种测头作为测量传感器，是唯一与工件接触的部件，每测量一个点时，测头传感部分总有一个 “ 接触偏转发讯回复 ” 的过程，测头的测端与被测件接触后可作偏 18 移，传感器输出模拟位移量的信号。这种测头不但可用于瞄准 (即过零发讯 )，还可用于测微 (即测出给定坐标值的偏差值 )。因此按其功能，电气接触式测头又可分为作瞄准用的开关测头和具有测微功能的三向测头。电气接触式测头是目前使用最多的测头。 2 测球半径补偿误差 (1)测针的选择正确选择和使用测头是影响坐标测量机的测量精度的重要因素。测针安装在测头上，是测量系统中直接接触工件的部分，它与测头的通讯式连接渠道称作触发信号。如何选用合适的测针类型和规格取决于被测工件的特征，但是在任何情况下，测针的刚性和测球的球度都是不可或缺的。工业用红宝石是高硬度的陶瓷材料，红宝石测球具有很好的球度，测量时红宝石测球的球头磨损可忽略不计。测针针杆一般用非磁性的不锈钢针杆或碳钨纤维针杆，以保证测针的刚性。测针的有效工作长度 (得测针接触工件时可获得精确的测点位置。球头尺寸和测针有效工作长度的选取取决于被测工件

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