人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > 平行光管测量平台总体方案及摆动结构设计【4张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译】

平行光管测量平台总体方案及摆动结构设计论文.doc

平行光管测量平台总体方案及摆动结构设计【4张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译】

资源目录

平行光管测量平台总体方案及摆动结构设计【4张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译】.rar

平行光管测量平台总体方案及摆动结构设计论文.doc---(点击预览)

平行光管测量平台总体方案及摆动结构设计开题报告.doc---(点击预览)

外文翻译--高性能磁齿轮的发展英文版.pdf---(点击预览)

外文翻译--高性能磁齿轮的发展中文版.doc---(点击预览)

任务书.doc---(点击预览)

PDF图纸.rar

动机构装配图.dwg

平行光管测量平台总体装配图.dwg

蜗杆.dwg

蜗轮.dwg

压缩包内文档预览：(预览前20页/共38页)

编号：677627 类型：共享资源大小：8.63MB 格式：RAR 上传时间：2016-06-27 上传人：上*** IP属地：江苏

39
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 平行光测量平台总体方案摆动结构设计 cad图纸毕业论文开题报告平行光管测量平台外文翻译

资源描述：

平行光管测量平台总体方案及摆动结构设计

38页 10000字数+论文说明书+任务书+开题报告+外文翻译+3张CAD图纸【详情如下】

动机构装配图.gif

平行光管测量平台总体装配图.gif

全部文件.png

蜗杆.gif

蜗轮.gif

PDF图纸.rar

任务书.doc

动机构装配图.dwg

外文翻译--高性能磁齿轮的发展中文版.doc

外文翻译--高性能磁齿轮的发展英文版.pdf

平行光管测量平台总体方案及摆动结构设计开题报告.doc

平行光管测量平台总体方案及摆动结构设计论文.doc

平行光管测量平台总体装配图.dwg

蜗杆.dwg

蜗轮.dwg

平行光管测量平台总体方案及摆动机构设计

摘要：平行光管主要是用来产生平行光束的光学仪器，平行光管测量仪是一种光学精密测量仪器，本设计要为给定的平行光管测量仪设计建造一个测量平台，手动实现要求的测量动作。

本设计首先将运用所学理论基础知识对平行光管测量平台进行运动分析，包括测量平台的前后平动上下平动，水平摆动和俯仰摆动四个自由度的运动。确定测量平台的总体的设计方案及其主要结构，然后运用UG三维CAD软件对测量平台进行三维建模，得到平行光管测量平台的三维模型。最后通过给定的原始数据和要求对该平台的摆动机构进行详细的设计计算。

关键字：平行光管，测量平台，UG软件，摆动机构

The Design of collimator Measuring platform—Overall Plan and Design of Tilting Mechanism

Abstract: Collimator is mainly used to produce a parallel beam optical instrument. Collimator is a kind of optical precision measuring instrument. The design will built a measuring platform for a given collimator, which will measure implementation requirements manually.

First, this design will use the basic knowledge of theory which we have learned design collimator measurement platform and make motion analysis, including before and after ,from top to bottom, horizontal swing and pitch oscillation four degrees of freedom of movement of the measurement platform. And make sure the overall design scheme of measuring platform and its main structure. And then using UG three-dimensional CAD software make 3D modeling for measuring platform, and get 3D model of the collimator measuring platform. Finally, by using the original data and the demand make a a detailed design and calculation for tilting mechanism of the platform .

Keywords: collimator, measuring instrument, UG software, tilting mechanism

摘要 I

Abstract II

目录 III

1 绪论 1

1.1 选题背景与研究意义 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 1

1.3 本课题研究的内容 1

2 平行光管及其测量平台的介绍 3

2.1 平行光管的结构 3

2.2 平行光管测量平台的介绍 4

3 UG软件功能简介及测量平台结构建模 9

3.1 测量平台总体运动分析与结构建模 9

4 蜗轮蜗杆传动机构的介绍和运动分析 14

4.1 蜗轮蜗杆传动机构 14

4.2 蜗轮蜗杆传动机构的传动特点 14

4.3 蜗轮蜗杆传动机构的传动类型 14

4.4 蜗轮蜗杆转台的运动分析 15

5 蜗轮蜗杆传动机构的参数和尺寸计算 15

5.1 蜗轮蜗杆传动的主要参数及选择 15

5.2 蜗轮蜗杆传动中失效形式和设计准则 20

5.3 蜗轮蜗杆传动的材料和结构 21

5.4 蜗轮蜗杆传动的强度计算 24

5.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 28

总结与展望 30

参考文献 32

致谢 34

1 绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.1.1 选题背景

某研究所需要为其购买的平行光管测量仪设计建造一个平台，手动实现要求的测量动作。

平行光管测量平台主要用于平行光管的上下平动前后平动，俯仰摆动和水平摆动四个自由度的运动。

1.1.2 研究意义

平行光管测量平台作为平行光管测量仪器的一个载体，它的结构特性和运动功能将很大程度上影响平行光管测量的结果和效率，所以对平行光管测量平台进行结构分析和设计有很大的现实意义。

传统的定位平台在性能方面满足不了平行光管的测量要求，特别是该平台必须能够实现四个自由度的运动，这对定位平台的开发提出了挑战。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

日本日立(Hitachi)公司研制的XY定位平台。此平台具有微动台和粗动台双层结构。粗动台可作160μrad的旋转。Heui Jae Pahk等设计的精密运动平台采用双层驱动技术，粗动台采用滚珠丝杠驱动，微动台采用压电元件驱动，在200mm的运动行程内，实现10nm的定位精度[3]。x方向的定位精度为20nm，Y方向的定位精度为15.6nm[6-8]。

1.2.2 国内研究现状

我国对精密定位平台的研究与发达国家相比还有很大差距。比如清华大学在步进扫描光刻机硅片台掩膜台系统上取得了重要的研究成果，使其运动定位精度可达12nm[9]。比如哈尔滨工大节德刚设计的高速高精度XY定位平台，最大运动加速度可达50-100m／s2[10]。比如天津大学设计的两自由度高速高加速定位平台。该平台运动最大加速度50m／s2[11]。以设计宏微两级驱动和直线旋转混合驱动，并以气浮、磁浮技术试验运动性能极限，已经成为业界研究的新热点[14-15]。

1.3 本课题研究的内容

本设计首先对平行光管实验平台作简单介绍，并对其进行详细地运动分析，并用UG对测量平台进行总体结构建模。同时本设计将利用所学理论基础知识对平行光管测量平台的摆动机构进行了详细地运动分析，并对关键零部件进行设计计算，画出零部件的CAD工程图纸，掌握机械设计的一般步骤，将所学知识运用到生产实际中。具体研究过程如下：

1) 平行光管实验平台功能与结构分析

通过对平行光管实验平台进行功能与结构分析，根据平台设计具体的技术要求来确定本设计研究的具体内容。

2) UG三维CAD软件的学习和应用

UG是美国UGS(Unigraphics Solutions)公司的主导产品，是集CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件，本文将利用UG软件对平行光管测量平台进行总体结构参数化建模，形象直观地表达自己的设计思想和设计内容。

3) 蜗轮蜗杆传动机构的介绍和运动分析

蜗轮蜗杆机构一般用来传递两交错轴之间的运动和动力，此次设计采用蜗轮蜗杆机构来实现平行光管测量平台的水平摆动和俯仰摆动，对其运动过程进行详细地分析与计算。

4）蜗轮蜗杆摆动机构的零件参数选择和关键件的强度校核

本文通过查阅《机械设计手册》等参考资料对蜗轮蜗杆摆动机构的零部件进行选型和设计，并对关键零部件进行强度校核。总结与展望

本文主要对平行光管测量平台进行了详细地运动分析，并对平台的摆动机构进行了详细地设计计算，对机械零件设计的一般过程有了深刻的了解。同时让我对蜗轮蜗杆传动机构进行了深入的了解和学习。

通过此次毕业设计，我了解了很多测量平台的知识。使我了解了当前国内外在该方面的先进技术。这次设计是对大学四年所学的知识一个综合考察，也使我在机械设计方面有了更大的进步。这段时间，我通过网上查找资料，翻阅有关专业书籍，使我学到很多测量平台的有关的知识。还熟悉了摆动机构设计的过程和步骤，并且巩固了机械设计方面的知识。

在本次设计中，更多的是对机械CAD软件的使用，这使我能更加熟练的运用CAD画图，而且还熟练掌握了一些常用软件的应用，比如UG，OFFICE等。

此次毕设是一个实际应用型课题，我国的机械产业还没有达到国际领先水平。这些年来，国家对机械制造业更加大力的发展和推动，对于其相关产业也有大幅度的推进。

参考文献

[1] 节德刚. 宏/微驱动高速高精度定位系统的研究[D].哈尔滨工业大学,2006.

[2] 丁汉,朱利民,林忠钦. 面向芯片封装的高加速度运动系统的精确定位和操作[J]. 自然科学进展,2003,06:10-16.

[3] 王华,张宪民. 低成本柔顺板式精密定位平台的理论与试验[J]. 机械工程学报,2008,10:177-181.

[4] 孙麟治,李鸣鸣,程维明. 精密定位技术研究[J]. 光学精密工程,2005,S1:69-75.

[5] SangJoo Kwon; Wan Kyun Chung; Youngil Youm, "On the coarse/fine dual-stage manipulators with robust perturbation compensator," Robotics and Automation, 2001. Proceedings 2001 ICRA. IEEE International Conference on , vol.1, no., pp.121,126 vol.1, 2001

[6] Matthew Williams;Dan Cornford;Lucy Bastin. Automatic processing, quality assurance and serving of real-time weather data. Computers and Geosciences.2011, Vol.37(No.3): 353~358

[7] Paresh Shah and Jian S. Dai. Orientation capability representation and application to manipulator analysis and synthesis. ROBOTICA.2002, Vol.20(No.5): 529-535

[8] Chandramouli Anandaraman,ArunVikram Madurai Sankar,Ramaraj Natarajan. Evolutionary approaches for scheduling a flexible manufacturing system with automated guided vehicles and robots. International Journal of Industrial Engineering Computations,2011,3(4)

[9] 周海波. 磁悬浮直线运动系统的设计与控制研究[D].中南大学,2010.

[10] 朱煜,尹文生,段广洪. 光刻机超精密工件台研究[J]. 电子工业专用设备,2004,02:25-27+44.

[11] 李欣欣. 宏/微两级驱动的大行程高精度二维定位平台基础技术研究[D].浙江大学,2008.

[12] 郭翠娟. 超高加速度精密运动平台研制[D].哈尔滨工业大学,2011.

[13] 高加速精密运动平台建模及控制关键技术研究[D].哈尔滨工业大学,2013.

[14] 陆爱明. 面向高端制造装备的高速精密定位平台控制技术研究[D].合肥工业大学,2013.

[15] 面向芯片封装的高速精密定位平台控制系统设计[D].天津大学,2006.

致谢

光阴似箭，日月如梭。大学生活眨眼间就过去了，看着自己走过的路，心中倍感充实，当我做完此次毕业设计时，感慨良多。

首先感谢培养教育我的中北大学，它浓厚的学术氛围，舒适的学习环境让我终生难忘！感谢我的毕业设计指导教师王彪老师。他在忙碌的科研工作中挤出时间来审查、修改我的论文。他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。在课题研究的整个过程中，王彪老师一直都给予了悉心的指导与帮助。

感谢我的同窗好友，他们和我共同度过四年美好美好的大学时光，正是他们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本次设计的顺利完成。

感谢生我养我的父母，他们给予了我最无私的爱，为我的成长付出了许多许多，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，惟愿他们健康长寿！

内容简介：: 毕业设计任务书 1毕业设计课题的任务和要求：本课题要完成的任务平行光管测量仪是一种光学精密测量仪器，某研究所需要为其购买的平行光管测量仪设计建造一个平台，手动实现要求的测量动作。本课题利用所学设计理论与方法对该平台进行分析与设计，解决在设计和分析过程中所遇到的具体问题。最后利用件完成设计任务。本课题的要求对本课题进行深入的分析与研究，熟悉所设计产品的工作原理与工作过程。熟练掌握所使用的设计软件的一般功能，在此基础上对软件中运动分析进行深入的探讨，设计出满足课题要求的产品。 2毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 1）平行光管测量仪平台的原始数据、技术要求、工作过程详见所给资料； 2）根据给定的资料，完成平台的分析； 3）根据分析结果进行总体结构设计和摆动机构的设计； 4）完成总装配图和摆动机构组装图。毕业设计任务书 3对毕业设计课题成果的要求包括毕业设计、图纸、实物样品等： 1）开题报告一份； 2）标准图纸幅面不少于张（至少有一张装配图）； 3）设计说明书一份，光盘一张； 4）外文翻译资料一篇。 4毕业设计课题工作进度计划：起迄日期工作内容 2 月 29 日 3 月 27 日 3 月 28 日 5 月 1 日 5 月 2 日 5 月 22 日 5 月 23 日 5 月 31 日 6 月 1 日 6 月 5 日查阅相关资料、撰写开题报告。把自己所查阅的资料进一步进行整理分析，学习需要掌握的软硬件知识。完成本课题的主要设计，绘制图纸。翻译外文资料，撰写说明书。递交毕业设计，准备答辩。学生所在系审查意见：同意下发任务书系主任 2016 年 2 月 29 日 1 外文翻译高性能磁齿轮的发展摘要：本文提出了一个高性能永磁齿轮的计算和测量结果。上述分析的永磁齿轮有能够提供 27 析表明，由于它的弹簧扭转常数很小，因此需要特别重视安装了这种高性能永磁齿轮的系统。上述分析的齿轮也已经被应用在实际中，以验证、预测其效率。经测量，由于较大端齿轮传动引起的磁力齿轮的扭矩只有 16 项关于磁齿轮效率损失的系统研究也展示了为什么实际工作效率只有 81。一大部分磁损耗起源于轴承，因为机械故障的存在，此轴承的备用轴承在此时是必要的。如果没有源于轴的少量磁泄漏，我们估计能得到高达 96的效率。与传统的机械齿轮的比较表明，磁性齿轮具有更好的效率和单位体积较大扭矩。最后，可以得出结论，本文的研究结果可能有助于促进传统机械齿轮向磁性齿轮发展。关键词：有限元分析（变速箱，高转矩密度，磁性齿轮。一、导言由于永久磁铁能产生磁通和磁力，虽然几个世纪过去了，许多人仍然着迷于永久磁铁。，在过去 20 年的复兴阶段，正是这些优点已经使得永久磁铁在很多实际中广泛的应用，包括在起重机，扬声器，接头领域，尤其是在永久磁铁电机方面。其中对永磁铁的复兴最常见于效率和转矩密度由于永磁铁的应用显著提高的小型机器的领域。在永久磁铁没有获取高度重视的一个领域是传动装置的领域，也就是说，磁力联轴器不被广泛用于传动装置。磁性联轴器基本上可以被视为以传动比为 1： 1 磁力齿轮。相比标准电气机器有约10kN m/有高能量永久磁铁的磁耦有非常高的单位体积密度的扭矩，变化范围大约 300 400 研究磁性齿轮的基本思路，可以追溯到 20世纪初。一个有趣的例子是 1913年的美国专利申请 1提出的的关于由两个突出的钢柱旋转轴组成的（电）磁齿轮的描述。两个磁性轴连接于固定磁极（电）之间。即使在专利方面齿轮技也术显得相当有效，但是这显然没有利用在商业领域的想法，而在专利方面的技术可能因此已被遗忘。另一个有趣的出版物提到有关磁性齿轮是从 1940年，由美国专利专利描述了一种基于两个不同直径和不同数量的永久磁铁的磁盘的磁性齿轮，即，传动装置结构颇为相似于机械直齿圆柱齿轮轮齿的结构。在专利中，也对蜗轮与磁铁的变化进行了 2 描述。在 1940 年，只有铁氧体磁铁是可用的，它每单位体积提供的力大约只有 20 世纪80 年代的现代钕铁硼磁体的十分之一。当前市面上所推荐使用的齿轮传动装置仍然很落后，这是因为每个磁盘上只有一个磁体传输力矩，上述缺点都有可能在磁性齿轮的使用和研究方面使其受到使用限制，因此至今只有不到 50 本出版物被人所知。在文献 3 - 6中提到了磁性齿轮。在文献 3中，一个二维（ 2维）的计算方法已经发展了，比较于有限元分析（具有非常好的认可度。如果把从文献 3中所假设的齿轮得出结果推广到一个有（隙的齿轮，这个钕铁硼齿轮的单位体积扭矩大约是 20 kN m/样得出的结果并不是很可观，并且可以解释此齿轮为什么不能得到广泛应用。文献 4 - 6中，通过有限元分析得出了齿轮的各项参数。一些有限元分析得出的结果也与已经被广泛接受的实验结果做了对比。磁蜗轮蜗杆和斜齿轮也已在文献 78分析过了。再文献 7中介绍了加有磁铁的实用蜗轮。磁蜗轮蜗杆有 33： 1 的传动比，最大输出扭矩为米。齿轮的体积没有描述，但是从这些数字和在文件中提出的主要数字可以得出它的实际体积量估计约为，它所提供的单位扭矩是 m/m，也就是说磁齿轮的单位体积所受扭矩很小。在文献 8中提到，可以把实用齿轮修改为一个斜齿轮。这样可以使得磁性斜齿轮的扭矩比蜗轮蜗杆少五倍。因此，作者最终得出结论，此种变速箱齿轮可以应用到汽车上。上述所有文件提到的磁性齿轮都有比较低的永磁性，因此，单位体积提供的扭矩非常低。然而， 9、 10两份文件似乎提出了另一种磁齿轮，这种齿轮利用了更高性能的永磁铁，就像是行星变速箱上的齿轮一样，但相对文献 1有了一些修改。在这两个文件，低磁阻的多级钢制部件传递了稳定的扭矩。这部分的想法来源于高速到多极低速永久磁极磁场整流的现象。另外，在两篇论文中齿轮的基本要素是相同的。在文献 9中，高速侧的永久转子也用于制造集成轴向永磁电机，并且扭矩传输是磁阻转矩的传动。在文献 10中的传递扭矩是更传统的永久磁铁对准扭矩。文献 9中提出的齿轮，似乎有许多机械故障是由轴向布局和使用磁阻转矩引起的，由于这里需要一个非常小的空气间隙（ 40M）。在实际的情况下，传动是有机械摩擦的，因此，速度受到了限制。而同时装有电机和变速箱的先进样机所产生的转矩是相当可观的。如果安装的样机密度足够 8000 kg/m ，那么文件中叙述的 9 N m/2 kN m/m。在文献 10中提到，一个相对比较大的可用气体间隙（ 1毫米）是由永久磁铁的校准扭矩产生的。实际上于文献 11中提到的相似，文献 10中提到的齿轮箱的缺点是它只有理论上的单位体积的力矩。在文献中，对于活性材料单位体积的扭矩计算出来后超过 100 kN m/m。所有的被引用的论文都说明由于能消除传统的 3 机械变速箱的摩擦损失，磁变速箱有比较高的效率，但是这种说法既没有经过测量，也没有经过计算。因此，在文献缺少的是一种拥有高扭矩永磁性齿轮箱的实际例子，而这中齿轮箱具有与理论上计算上相等的扭矩能力。测量效率也是一个重要的参数，它是用来评估这个新型的有前途的技术，与传统的机械变速箱的优点。本文将着重提供上述缺失的材料。本文分为五节，第二节涉及一个总体的介绍和每体积密度高扭矩永磁齿轮的有限元分析。接着，在第三节，描述了实用齿轮箱的发展。在第四节中介绍了正在测试先进磁齿轮箱以及它于理论上预测的扭矩传输能力的比较。此后，在第五部分介绍了它于传统的商用变速箱的比较，在第五部分，最后，在第六节给出了结论。二、基本描述和有限元分析本文考虑的磁齿轮箱如图 1。磁齿轮箱具有于文献 10 在理论上所描述的相同磁极齿轮箱和定子的部分结构。这意味着，高速转子磁极对为，低速转子磁极对为 2，定子分类的数量是 6。由以下公式得到的齿轮传动比为 1。公式： h/（与文献 10中的样机相比，此处提出的变速箱构造更加可行。不是像文献 10中的在一个表面安装的类型，高速转子是一中常被谈到的类型。这样做，可以使用标准的矩形磁体，因而需要更少考虑所产生的的离心力和磁铁胶合。矩形永久磁铁也可用于低速转子侧弧段。事实上，整个结构通过使用许多相同的几何形状矩形的永久磁铁而变得先进了，这使每个低速转子横截面的上的磁铁实际上包括 8块磁铁。在自由的有限元程序的帮助下我们对磁力齿轮显示图 1进行了静态分析。所得的变速箱参数列于表一。应该指出，标准的矩形磁体的使用可使变速箱工作能力下降。在图 2，描绘了当达到最大档扭矩时，高速和低速转子被安置在同一位置时磁力线和感应线的分布情况。如果高速转子转速到达 45（ 1/8转）而低速转子转速保持不变，那么变速箱就会产生最大档的负扭矩。由于低速和高速转子之间的相对转动可以得到可变的转矩，这就像一个传统的磁力联轴器的工作原理一样。在双方的耦合下扭矩相对于位移的关系呈现出一个半正弦的图像。在图 2中值得注意的是轮辐磁铁在高速转子侧的磁力线。大约有 1/4 的磁能被泄漏于轴承附近了。这也表明永磁铁利用范围小的一个原因，同时暗示了在实际应用中较大端影响的效应是可能存在的。 764 N 41, 3, 005of a . of a a .5 is 7 N m. be to is to be in in to 6 N m by A of in is to 1%. A in an of in by 6% be a a it is in to a to a a It is in of is in by of is if a as a a : 1. a in at 003 216, in N by of 2, 2004 4,2005. , , , T. O. . T. 220 O. 220 He is 6, , 00400 kN m/m to kN m/m of be of 0th An a 913 1 of in to in in 940, a 2. a on of a to of on of is in 940, in is of be 980s. to of on to of in to 36, 3, a 2D) is to If 3 a 0.5 of 0 kN m/m is is 46, is to is 7, 8. 7, a is a 3 : 1 m. of is to m ,a .3 kN m/m , a a 8, 7 is to a at be in 2005 et F A 65to a of 9,10 to a of to an 1. In is a is to in in to be 9, is an is PM to 0 is M M). 9 to by a 40m). In a In N m/kg kN m/m if is to be 000 kg/m . 10, a be by 0, is to a 11, In to be 00 kN m/m or a by in to in is a of a a to is an in to on is I a EA of a of a is V, is to a is a is in is 10. 1. of of 10, is )a is in a to 10is as a of 10. By be be to of In by on of in of EA 12 1 is to be of in a is 2, in a in to is is 5 (1/8 is is is a to of 2on , a of in N 41, 3, 0052. 3, is is by s in on is is 3 it is to 7 N m, of , a 2 kN m/m as is of to 2 N 3. on on a a 17 N m by 13. to a of is of to be by 3 be as an in In 0 N m a 5 is to 0 N m a 00 N m/a 2 N m a 500 N m/is a to be in be is to be by m/F is to a is to be of of is in to to of 4, a of is 4, it be by a of is by to of is of to so be et F A 674. of to it is in is of of 60 mm 0 a 5 kN m/m . of be to of in a in in a of a to of 14 be 5, it is EM 0% of is be by or be if is is on is 6 by on a 6 6 by 5. on 6. on of is is it is to to It is in in by a At a is by in to be in in be a dc as an of dc of it in a N 41, 3, 0057. 8. of in 5 7)a 500 r/04 W, to kg is in an of 4 W/kg if to of in to 4as a of on A 8, 8 is it 毕业设计开题报告 1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述一明选题的依据和意义。本课题简单介绍了平行光管及着重介绍测试平台的平面连杆机构设计机构。平行光管是最基本的校验仪器。主要是用来产生平行光束的光学仪器，是装校调整光学仪器的重要工具，也是光学度量仪器中的重要组成部分。平行光管是通过它取得来自无限远的光束，此光束位置平行光。合理的设计测试平台的设计机构是保证平行光管精度的重要保证，本次设计就是通过研究测试平台摆动机构的传动特性，设计出一台结构合理，运行紧凑的测试平台 1。此次设计将通过对测试平台平面连杆机构的分析，研究其有关部件的受力及运动特性，从而确定设计方案。结合平行光管设备的工作环境和精度要求的工作特点，给出详细的分析及保护措施。给出合理的解决方案 2。二机械产品自十九世纪后期到本世纪四十年代，积累了数十年的生产技术经验，各类产品结构典型化，设计方法和程序也有新的改进和发展。特别是近几十年来的发展，要求不断地提高机械产品的技术经济指标 3。总的趋势是品种复杂化，高参数和大容量化，设备成套和自动化；以及更高的质量可靠性，维修简易，和制造成本低廉等，以其质量技术水平和商品售价取得市场竞争的优势 4。新产品的设计是过去生产经验的总结、技术知识的积累，科研成果的评价和技术标准等为基础的，并经历了不断的改进过程：经验设计时期，产品设计中运用较多的经验算式，所设计的结构及零部件的安全系数较大。只能研究整机的综合技术性能，对零部件性能掌握甚少 5。加强科学试验和技术分析时期，特点是提高测试技术，加强产品的科学试验，产品的整体系统试验趋于完善化。这就使原有的经验设计得到了改进和提高 6。三平面连杆机构是由若干构件用低副（转动副，移动副）连接组成的平面机构。运动形式有：转动，移动，摆动，平面复杂运动。优点有：磨损小，运动副单位面积所受压力小，便于润滑。制造方便，易获得较高的制造精度 7。两构件之间的接触靠本身的几何封闭来维系 8。缺点有：当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副数往往较多，这样使机构结构复杂，工作效率降低，增加制造，安装的难度。平面四杆机构的基本形式是铰链四杆机构，其分为曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构 9。四蜗轮蜗杆机构的组成蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为 90。蜗杆传动具有传动比大 , 结构紧凑等优点，所以它广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其它机械制造部门中。蜗杆传动中蜗杆为主动件，其由蜗轮和蜗杆组成。其中常用的有阿基米德圆柱蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。根据螺杆形状的不同，可以分为圆柱面蜗杆传动环面蜗杆传动 ,和锥面蜗杆传动。五平行光管分划板在按计算出的 y 值进行刻制的过程中 ,由于工艺等原因 ,必然会有刻制误差 y15。也就是说 ,标准值为的刻线实际已位于 y+y 处 ;同样 ,f的实际值与设计值也存在一定的误差 f。这样 ,由于 y 和 f而产生了角度的示值误差。除了在设计和制造时保证平行光管的精度外 ,在使用之前一般还需要对仪器进行校正。通过校正要达到以下要求 :分划板地刻度平面和物镜焦平面相重合 ;分划板地刻度中心与物镜光轴重合 16。参考文献： 1 王知行，刘廷荣 . 机械原理 M. 北京：高等教育出版社 , 2008 2 曹惟庆，徐曾荫 . 机构设计 M. 北京：机械工业出版社， 1998 3 机械工程手册编辑委员会编机械过程手册第 18 篇、机构选型与运动设计 M. 北京：机械工业出版社 , 1979 4 唐锡宽 , 金德闻 . 机械动力学 M. 北京：高等教育出版社 , 1983 6 机械设计手册联合编写组编 . 机械设计手册上册 M. 北京：化学工业出版社 , 1987 7 机械设计手册联合编写组编 . 机械设计手册中册 M. 北京：化学工业出版社 , 1987 8 刘鸿文 . 材料力学（第四版） M. 北京：高等教育出版社 , 2004 9 浙江大学理论力学研究室 . 理论力学（第四版） M. 北京：高等教育出版社 , 1993 10 大连理工大学工程画教研室编 . 机械制图（第四版） M. 北京：高等教育出版社 , 1993 11 濮良贵 , 纪名刚 . 机械设计（第七版） M. 北京：高等教育出版社 , 2001 12 周骥平，林岗 . 机械制造自动化（第二版） M械工业出版社 , 2010 13 i. . 010 14 . in ,2010 15机械工业部仪器仪表工业局光学测量 M北京：机械工业出版社， 19859 （ 9） ;1916邱松光光学仪器装配与校正 M北京：国防工业出版社 1980（ 4):95 毕业设计开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题要完成的任务：平行光管测量仪是一种光学精密测量仪器，某研究所需要为其购买的平行光管测量仪设计建造一个平台，手动实现要求的测量动作。本课题利用所学设计理论与方法对该平台进行分析与设计，解决在设计和分析过程中所遇到的具体问题。最后利用件完成设计任务。本课题的要求：对本课题进行深入的分析与研究，熟悉所设计产品的工作原理与工作过程。熟练掌握所使用的设计软件的一般功能，在此基础上对软件中运动分析进行深入的探讨，设计出满足课题要求的产品。研究要考虑的问题：水平摆动，俯仰摆动。毕业设计开题报告指导教师意见：所在系审查意见：同意开题系主任： 2016 年 3 月 22 日附件：参考文献格式学术期刊作者论文题目期刊名称，出版年份，卷 (期 )：页次如果作者的人数多于 3 人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如： 1 李峰，胡征，景苏等 . 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展 . 无机化学学报， 2001, 17(3): 315324 2 of 2001,233:5 7 学术会议论文集作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次例如： 3 司宗国，谢去病，王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心， 1996： 105 图书著者书名版本出版地：出版者，出版年页次如果该书是第一版则可以略去版次。例如： 4韩其智，孙洪洲群论北京：北京大学出版社， 1987 101 预印本作者论文题目预印本编号（出版年份）例如： 5uo to 810548(1998) 学位论文作者论文题目学士 (或硕士、博士 )学位论文 . 出版地：出版者，出版年份例如： 6 陈异 . 纳米粒子形貌控制研究 . 硕士学位论文 . 北京：中国科学院 , 2002 电子文献主要责任者 . 电子文献题名电子文献的出处或可获地址 . 发表或更新日期例如： 7 王明亮 . 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展 . , 1998 专利专利所有者 . 专利名称 . 专利国别：专利号，日期 . 例如： 8 姜锡洲热外敷药制备方案 . 中国专利： 881056073， 1989 I 平行光管测量平台总体方案及摆动机构设计摘要：平行光管主要是用来产生平行光束的光学仪器，平行光管测量仪是一种光学精密测量仪器，本设计要为给定的平行光管测量仪设计建造一个测量平台，手动实现要求的测量动作。本设计首先将运用所学理论基础知识对平行光管测量平台进行运动分析，包括测量平台的前后平动上下平动，水平摆动和俯仰摆动四个自由度的运动。确定测量平台的总体的设计方案及其主要结构，然后运用维件对测量平台进行三维建模，得到平行光管测量平台的三维模型。最后通过给定的原始数据和要求对该平台的摆动机构进行详细的设计计算。关键字：平行光管，测量平台，摆动机构 of is to a is a of a a of we to of of of of G AD D D of by a a of UG 录摘要 . I . 录 . 绪论 . V 选题背景与研究意义 . V 题背景 . V 研究意义 . V 国内外研究现状 . V 外研究现状 . V 内研究现状 . V 本课题研究的内容 . V 2 平行光管及其测量平台的介绍 . 平行光管的结构 .平行光管测量平台的介绍 . 件功能简介及测量平台结构建模 .测量平台总体运动分析与结构建模 . 蜗轮蜗杆传动机构的介绍和运动分析 . 蜗轮蜗杆传动机构 . 蜗轮蜗杆传动机构的传动特点 . 蜗轮蜗杆传动机构的传动类型 . 蜗轮蜗杆转台的运动分析 . 蜗轮蜗杆传动机构的参数和尺寸计算 . 蜗轮蜗杆传动的主要参数及选择 . 蜗轮蜗杆传动中失效形式和设计准则 . 蜗轮蜗杆传动的材料和结构 . 蜗轮蜗杆传动的强度计算 . 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 . 结与展望 .考文献 . 谢 . V 1 绪论选题背景与研究意义题背景某研究所需要为其购买的平行光管测量仪设计建造一个平台，手动实现要求的测量动作。平行光管测量平台主要用于平行光管的上下平动前后平动，俯仰摆动和水平摆动四个自由度的运动。研究意义平行光管测量平台作为平行光管测量仪器的一个载体，它的结构特性和运动功能将很大程度上影响平行光管测量的结果和效率，所以对平行光管测量平台进行结构分析和设计有很大的现实意义。传统的定位平台在性能方面满足不了平行光管的测量要求，特别是该平台必须能够实现四个自由度的运动，这对定位平台的开发提出了挑战。国内外研究现状外研究现状日本日立 (司研制的位平台。此平台具有微动台和粗动台双层结构。粗动台可作 160 旋转。设计的精密运动平台采用双层驱动技术，粗动台采用滚珠丝杠驱动，微动台采用压电元件驱动，在 200运动行程内，实现 10定位精度 3。 x 方向的定位精度为 20Y 内研究现状我国对精密定位平台的研究与发达国家相比还有很大差距。比如清华大学在步进扫描光刻机硅片台掩膜台系统上取得了重要的研究成果，使其运动定位精度可达12。比如哈尔滨工大节德刚设计的高速高精度位平台，最大运动加速度可达 500。比如天津大学设计的两自由度高速高加速定位平台。该平台运动最大加速度 50m 1。以设计宏微两级驱动和直线旋转混合驱动，并以气浮、磁浮技术试验运动性能极限，已经成为业界研究的新热点 14 本课题研究的内容设计首先对平行光管实验平台作简单介绍，并对其进行详细地运动分析，并用时本设计将利用所学理论基础知识对平行光管测量平台的摆动机构进行了详细地运动分析，并对关键零部件进行设计计算，画出零部件的握机械设计的一般步骤，将所学知识运用到生产实际中。具体研究过程如下： 1) 平行光管实验平台功能与结构分析通过对平行光管实验平台进行功能与结构分析，根据平台设计具体的技术要求来确定本设计研究的具体内容。 2) 维件的学习和应用美国司的主导产品，是集一体的三维参数化软件，本文将利用件对平行光管测量平台进行总体结构参数化建模，形象直观地表达自己的设计思想和设计内容。 3) 蜗轮蜗杆传动机构的介绍和运动分析蜗轮蜗杆机构一般用来传递两交错轴之间的运动和动力，此次设计采用蜗轮蜗杆机构来实现平行光管测量平台的水平摆动和俯仰摆动，对其运动过程进行详细地分析与计算。 4）蜗轮蜗杆摆动机构的零件参数选择和关键件的强度校核本文通过查阅机械设计手册等参考资料对蜗轮蜗杆摆动机构的零部件进行选型和设计，并对关键零部件进行强度校核。平行光管及其测量平台的介绍本章主要介绍平行光管的结构与功能，并对本设计中平行光管测量平台的结构特点和工作条件作简单介绍。平行光管的结构平行光管是用来产生平行光束的一种光学仪器。 1平行光管主要规格（）物镜焦距 f ： 550 毫米（ 2）物镜口径 D ： 55 毫米。（ 3）高斯目镜：焦距 f 为 44 毫米，放大倍数为 2分划板 550 型平行光管有 5 种分划板，如图 1示。（）十字分划板（）鉴别率板（）星点板（）玻罗板 3用平行光管测量焦距因为 )()(2 j 所以（ 1 1） 1 a 号鉴别率板2)(b 玻罗板)(c 星点板)(筒式光源示意图图 2行光管 5种分划板中 f 为被测透镜焦距， f 为平行光管焦距实测值， y 为玻罗板上所选用线距实测值（）， y 为测微目镜上玻罗板低频线的距离（，即测量值）。本设计给定平行光管长 1500大口径 150量三维模型如下图 2示。图 2行光管三维模型平行光管测量平台的介绍平行光管测量平台有四个自由度，分别为前后平动，上下平动，水平摆动，俯仰摆动。其中上下平动可实现快速移动和微调，运动台的结构主要有底座，四块运动板，四个手轮，两个导柱，两个导套，转轴，转台，燕尾导轨以及配重平衡块组成。技术参数如下：平行光管长 1500大口径 150量 2行光管示意图运动范围：平行光管上下平动行程为 1500中微调范围为 50差 10 m；图 2平行光管前后平动行程为 100差 10 m； X 图 2平行光管水平摆动角度为 3到 5；图 2平行光管俯仰摆动 3到 5。 2行光管俯仰摆动角度示意图平行光管要实现的运动过程： 1、上下平动上下平动分为快速和微调运动。快速运动的实现是通过推或拉手柄，借助配重平衡块施加一定的力，使平行光管支撑平台沿支架导轨快速上下移动，到达预定位置后，通过旋紧螺栓使其固定不动。若再次移动需重新松开旋紧螺栓方可移动。微调运动通过转动手柄，手柄通过丝杠螺母副带动平行光板托板上固定的导柱沿着导套做上下微调运动。 2、前后平动转动手轮通过丝杠螺母副使测量平台沿底座 V 型和矩形导轨实现横向移动，螺母固定在移动平台上，一端采用 V 型槽导轨，防止平台起伏。 3、水平摆动转动手柄，通过蜗轮蜗杆转台带动测量平台水平转动，在转动的另一端通过矩形槽和固定轴来实现摆动角度的控制。 4、俯仰摆动转动手柄，通过蜗轮蜗杆转台带动测量平台俯仰摆动，俯仰摆动的角度控制是通两条固定在平台上的铁片和固定转台之间距离来控制的。件功能简介及测量平台结构建模美国司的主导产品，是集一体的三维参数化软件测量平台总体运动分析与结构建模平行光管测量平台总体结构三维建模最终结果如下图 3示。配重平衡块 4 配重块导杆 3 配重块支撑台 1 拧紧螺母 2 配重侧板 5 配重上板 4 滚轮支撑架 6 滚轮 7 平行光管支撑台 9 微调导柱 8 微调导套 10 导套支撑台 11 螺母固定板 13 微调螺母 12 微调丝杠 14 推拉手柄 15 立柱支架 17 紧固槽钢 18 旋紧螺栓 16 3行光管测量平台总体结构三维模型 1、上下平动上下平动分为快速运动和微调运动。快速运动的实现是通过推或拉推拉手柄 15，在左边配重平衡块 4 的配合下，带动整个微调装置沿着立柱支架 17 的导轨上下快速平动，到达预定位置后，通过旋紧旋紧螺栓 16 使其固定不动，保持现有的位置状态。若再次移动需重新松开旋紧螺栓 16 方可移动。 2、前后平动夹紧块分度连接盘俯仰摆动角度控制铁片俯仰摆动机构箱体固定架水平摆动角度控制铁片止动销水平转动机构箱体支撑固定台底座箱体 3后平动示意图测量平台的前后平动也是通过丝杠螺母副来实现的。通过手柄带动丝杠 1 转动，丝杠 1 通过固定在平台上的螺母 6 从而带动平台沿着矩型导轨 5 和 V 型导轨 2 实现前后平动。 3、水平摆动转动手柄，手柄固定在蜗杆上，通过转动机构带动测量平台水平转动，在另一端，通过矩形块和固定轴实现摆动角度的控制。如图 3示。支撑移动平台 3 V 型导轨 2 矩型导轨 5 丝杠 1 丝杠支撑块 4 螺母 6 3平摆动角度的控制装置图 4、俯仰摆动转动手柄，手柄固定在蜗杆上，通过蜗轮蜗杆转动机构带动测量平台俯仰摆动，俯仰摆动的角度控制是通过两条固定在转台上的铁片和固定转台之间距离来控制的具体结构如图 4示。 3仰摆动角度的控制装置图蜗轮蜗杆传动机构的介绍和运动分析蜗轮蜗杆传动机构图 4蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为 90。蜗杆传动具有传动比大 , 结构紧凑等优点，所以它广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其它机械制造部门中。蜗杆传动中蜗杆为主动件，其由蜗轮和蜗杆组成。其中常用的有阿基米德圆柱蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。蜗轮蜗杆传动机构的传动特点蜗轮蜗杆传动有以下特点： 1、可以得到很大的传动比 2、承载能力高于交错轴斜齿轮机构； 3、传动比较平稳，噪音比较小； 4、具有很好的自锁性能 5、效率比较低，磨损比较严重； 6、蜗杆的轴向力较大； 7、一般用于间歇工作场合。蜗轮蜗杆传动机构的传动类型根据螺杆形状的不同，可以分为圆柱面蜗杆传动环面蜗杆传动 ,和锥面蜗杆传动。蜗轮蜗杆转台的运动分析由于蜗杆传动比较平稳 ,振动较小 ,冲击和噪声也较小，可以单级传动并获得教大的传动比 ,有利于平台分度的实现，所以选用蜗轮蜗杆传动。 a) b) c) 图 4 蜗轮蜗杆传动机构的参数和尺寸计算蜗轮蜗杆传动的主要参数及选择 1、模数 m 和压力角因为蜗杆传动在主平面内相当于渐开线齿轮与齿条的啮合，故蜗杆的轴向齿距1, 蜗杆、蜗轮以主平面内的参数为标准值。蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角2均为标准值。蜗杆传动正确啮合的条件为 : 21 021 20 tx 5 - 1 ) 根据测量平台的实际尺寸大小要求，本设计中选取蜗杆的模数 m=8。 2、蜗杆头数 1z 和蜗轮齿数 2z 蜗杆的头数一般取 1z =1， 2， 4， 6。传动比大或传递转矩大 , 1z 取小值；要求自锁时取 1z =1；传动功率较大、传动效率较高、传动速度大， 1z 取大值，但蜗杆头数过多，加工精度难于保证。综上所述，本设计中取 1z =1。在动力传动中，为了增加同时啮合齿的对数，一般取 2z 29 83。 2z 过少将产生根切； 2z 过大，将导致模数 m 过小以使齿根弯曲疲劳强度不足；当模数一定时，蜗轮直径 2d 过大，蜗杆长度增加，刚度减小。 1z 、 2z 可根据传动比 i 按表 5取。表 5z 和 2z 的推荐值传动比 i 5 8 7 16 15 32 30 83 蜗杆 6 4 2 1 数 1z 蜗轮齿数 2z 29 48 29 64 30 64 30 83 蜗杆传动设计中，传动比公称值按以下数值来选取： 5、 10、 15、 20、25、 30、 40、 50、 60、 70、 80。其中 10、 20、 40、 80 为基本传动比，应优先选用。本设计中取蜗轮的齿数 0。 3、蜗杆的分度圆直径导程角如图 5示，可得 111111t d ( 5 2 ) 式中：蜗杆轴向齿距 ( 蜗杆分度圆直径（当蜗杆导程角选择大时，传动效率比较高。效率高的传动通常取 =150300，所以我们采用多头蜗杆；当要求具有自锁性能的传动，通常采用 25107 时应取 N=25 107， N 时应取 N 。表 5 6 锡青铜蜗轮的基本许用接触应力 0H (N=107) ( 蜗铸造方法适用的滑动速蜗杆齿面硬度图 5 8 蜗杆传动受力分析材料度 vS m/s 35045 型金属型 12 25 180 200 200 220 型金属型 10 12 110 135 125 150 表 5 7 铸铝青铜及铸铁蜗轮的许用接触应力 H （蜗轮材料蜗杆材料滑动速度 m/s） 2 3 4 6 8 火钢 250 230 210 180 160 120 90 火钢 215 200 180 150 135 95 75 碳钢 130 115 90 质钢 110 90 70 4、蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲强度的校核公式 : 221 2c o F T F （ 9 12）设计公式为： 12 22 F T （ 9 13）式中： 0F为蜗轮材料的基本许用弯曲应力，如表 5 9 所示。寿命系数9 610 ， N = 60 N 25 107 时，取 N =25 107; 当 N 45向受载双向受载单向受载双向受载模金属模 200 250 140 150 51 58 32 40 64 73 40 50 模金属模 180 200 90 90 37 39 29 32 46 49 36 40 属模 500 200 90 80 113 100 模 150 38 24 48 30 模 200 48 30 60 38 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 1、蜗杆传动的效率闭式蜗杆传动的总效率由啮合效率 1 、搅油效率 2 和轴承效率3三部分组成即： 321 （ 5 15）当蜗杆为主动件时，啮合效率为： )v 通常，搅油效率 2 = 动轴承效率3=动轴承效率3=合考虑，取32 有： )t t V （ 5 16）如表 5 10 所示。在初步计算时，蜗杆传动效率可以近似取下列数值：闭式传动： 1z 1 2 4 6 式传动： 1z 1、 2 ；表 5 10 当量摩擦系数当量摩擦角 v 蜗轮材料锡青铜铝青铜灰铸铁蜗杆齿面硬度 45m/s 时常用上置式（图 5 9c），油允许达到蜗轮半径 1/3 处。表 9 11 蜗杆传动的润滑油粘度及润滑方法滑动速度 (m/s) 5 10 10 15 15 25 25 工作条件重载重载中载运动粘度40 (s)

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。