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测量仪
工作台
结构设计
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丝杠测量仪工作台的结构设计,测量仪,工作台,结构设计
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开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 文献1指出，滚珠丝杠主要是作为一种高效高精度的传动与定位元件，在精密机械、航天航空、卫星、仪器仪表、核工业等领域有着广泛应用。为了生产出高质量高精度的滚珠丝杠、更好地发挥滚珠丝杠的高效高精度的优势，对加工中的滚珠丝杠进行各种性能检测越来越受到人们的重视。国内滚珠丝杠行业的产品水平和发达国家相比还有较大差距，普遍存在产品性能指标远远落后精度指标。因此滚珠丝杠摩擦力矩的检测系统的研制开发渐渐受到科研人员和生产厂商的关注。关键词 滚珠丝杠 丝杠测量仪 摩擦力矩 1 加工中的滚珠丝杠各种性能检测文献2中指出，滚珠丝杠是在具有螺旋滚道的丝杠和螺母间充满滚珠，这些滚珠作为中间传动件，在螺母上闭合的回路中循环滚动，使丝杠螺母副的运动由滑动变为滚动，以减小摩擦。文献3其摩擦系数仅为滚动摩擦的2%左右，传动效率提高到0.9以上。文献4,5提出，为了生产出高质量高精度的滚珠丝杠、更好地发挥滚珠丝杠的高效高精度的优势，对加工中的滚珠丝杠进行各种性能检测越来越受到人们的重视。从提高滚珠丝杠的产品质量出发，在滚珠丝杠的加工过程引入性能检测已经成为一个必要环节。国外许多制造滚珠丝杠的公司，除了致力于改革加工工艺外，还开发了较为完善的检测体系，它们包括有：导程精度测量仪、触针式轮廓测量仪、动态预紧力矩仪、寿命试验机、接触刚度测量机等检测装置和仪器。文献6中提出，国内滚珠丝杠行业的产品水平和发达国家相比还有较大差距，普遍存在产品性能指标远远落后精度指标。其中的一个重要原因就在于滚珠丝杠行业的测试仪器配备不完善，导致相关产品的主要性能指标无法测试和提高；由此，从提高我国滚珠丝杠的产品质量和竞争力而言，开发针对滚珠丝杠的精度和性能进行测量的检测装置和仪器非常必要。特别是近几年来，由于认识到滚珠丝杠摩擦力矩的大小直接影响到滚珠丝杠使用性能和工作寿命，因此滚珠丝杠摩擦力矩的检测系统的研制开发渐渐受到科研人员和生产厂商的关注。1. 1 滚珠丝杠摩擦力矩的影响因素分析文献7从理论上，对于滚珠丝杠摩擦力矩的影响因素进行了分析。滚珠丝杠副的摩擦主要来自以下几个方面：材料弹性滞后所引起的纯滚动摩擦；在滚动接触面上的差动滑动所引起的摩擦；滚动体沿接触面中心法线的自旋滑动所引起的摩擦；滑动接触部位的纯滑动摩擦；润滑剂的粘性摩擦。也就是说，摩擦力矩的产生是多种因素综合作用的结果，不仅与丝杠本身的结构尺寸、几何精度、材料及热处理性能有关，还与工作载荷、装配精度、调整预紧方法、返向器选择、润滑条件及环境参数有关。从使用过程来看，摩擦力矩能直接影响到能量的损耗、温度的变化(过分的温升将导致润滑剂恶化、磨损加剧，甚至导致工作表面烧伤)以及吸声、振动的变化，因而对滚珠丝杠的使用性能和工作寿命产生影响。在文献8中，山东济宁博特精密丝杠制造有限公司研制开发SMLC-2000型摩擦力矩测量仪，采用高精度扭矩传感器，巧妙地将滚珠丝杠与螺母之间摩擦力引起的扭矩传递给传感器应变轴，使其产生微量变形，经电气处理后，产生与之对应电气信号，将该信号传送至二次仪表，二次仪表时实地显示摩擦力矩的动态数值，同时将摩擦力矩的动态信号传送计算机。测量结果按:GB/T 17587-1998(eqv ISO 3408-1992)对各项误差的定义进行数据处理，形成符合标准的检测报告，存盘或打印输出。同时提供准确数据及动态曲线，更好地界定滚珠丝杠副的性能指标，以及分析摩擦力矩产生的原因，为公司滚珠丝杠副性能指标的全面提升提供技术保障。该仪器精度高、稳定性好，无零点漂移，抗干扰能力强，能连续传送正反力矩信号。1. 2 转矩转速传感器的发展情况文献9中对摩擦力矩的重要测量元件转矩转速传感器的发展情况进行了概述，并比较了各类转矩传感器的优缺点，对最新的转矩传感器进行了详述，同时讨论了相关的关键技术及研究热点。扭矩传感器是测量各种电动机、内燃机以及旋转动力设备的输出扭矩及功率的必备设备，从上世纪三四十年代发展至今已有数十种产品，从最初的光学机械变形类发展到电磁感应类、相位差类，到现在应用最广泛的应变测量类。随着低功耗微电子技术的发展，各类转矩传感器被赋予了新的生命，其性能也越来越好，可测的精度与转速也越来越高。从传感器的分类来说，以往所有的转矩传感器都属于结构型传感器，由于都要利用弹性元件的机械变形，因此转矩传感器具有体积大、耗材多等缺点。但由于工艺成熟、牢固可靠、价格低廉，与微电子技术和计算机技术结合后易实现数字化、自动化，所以仍有十分广阔的应用前景。2 滚珠丝杠的循环方式常用的循环方式有两种：外循环和内循环。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称为内循环。滚珠每一个循环闭路称为列，每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。内循环滚珠丝杠副的每个螺母有2列、3列、4列、5列等几种，每列只有一圈；外循环每列有1.5圈、2.5圈和3.5圈等几种。(1）外循环外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。如图2-3所示，外循环滚珠丝杠螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、插管式和螺旋槽式。常用外循环方式(a)端盖式；（b）插管式；（c）端盖式，在螺母上加工一纵向孔，作为滚珠的回程通道，螺母两端的盖板上开有滚珠的回程口，滚珠由此进入回程管，形成循环。插管式用弯管作为返回管道，这种结构工艺性好，但是由于管道突出螺母体外，径向尺寸较大。螺旋槽式是在螺母外圆上铣出螺旋槽，槽的两端钻出通孔并与螺纹滚道相切，形成返回通道，这种结构比插管式结构径向尺寸小，但制造较复杂。外循环滚珠丝杠外循环结构和制造工艺简单，使用广泛。其缺点是滚道接缝处很难做得平滑，影响滚珠滚道的平稳性。(2) 内循环滚珠丝杠。内循环均采用反向器实现滚珠循环，反向器有两种类型。圆柱凸键反向器，它的圆柱部分嵌入螺母内，端部开有反向槽2。反向槽靠圆柱外圆面及其上端的圆键1定位，以保证对准螺纹滚道方向。扁圆镶块反向器为一般圆头平键镶块，镶块嵌入螺母的切槽中，其端部开有反向槽3，用镶块的外轮廓定位。两种反向器比较，后者尺寸较小，从而减小了螺母的径向尺寸及缩短了轴向尺寸。但这种反向器的外轮廓和螺母上的切槽尺寸精度要求较高。文献10提出采用光栅式转矩测量的方法，来测量超高速情况下的转矩在详细介绍了该系统的原理后，分析了转轴的超高速对系统设计的影响及对策，与现有的转矩测量仪器相比，该系统可对 100000 rmin以上的超高速转轴进行测量，具有较高的测量精度和可靠性。在文献11中，张风生等人提出了光电式转矩测量系统，基于8051单片机和光电式转矩传感器构成一小型智能化的相位转矩测量系统。该系统硬件构成简单、工作可靠、测量的转速范围太(48000rpm)。具有自动调零、测量结果存储、显示、超载超速报警等功能。参 考 文 献1 李岩，花国梁.精密测量技术M. 北京：中国计量出版社，2001.2 徐祥和，贾方，张志胜.电子精密机械设计M. 南京：东南大学出版社，2000(10).3 程光仁，施祖康，张超鹏.滚珠螺旋传动设计基础M. 第1版.北京：机械工业出版社，1987.4 黄祖尧.国外滚珠丝杠副的精度性能检测动向J. 机床，1985（11）：3739.5 焦洁，肖正义.滚珠丝杠副综合测试技术J. MC现代零部件.2004(6):3840.6 喻忠志.我国滚动功能部件产业现状分析J. 制造部件与机床2004年第4期:9294.7 刘晓慧，宋现春.滚珠丝杠副摩擦力矩影响因素及测试方法研究G. 工程技术2006年第40卷N0.6: 5961.8 王兆坦，刘宪银，满海彬，宋现春，于复生.高速精密滚珠丝杠副性能试验简介J. WMEM第6期.2006(12):7578.9 陈柯行，王刚.转矩转速传感器的发展与研究J. 航空计测技术.2003年第23卷第6期:57. 10 金远强，杨乐民，刘丽华，李鹏生.数字式光栅转矩测量系统的研究J. 哈尔滨师范大学自然科学学报，2005年第21卷第4期:4750.11 张风生，徐松柳，张光辉.光电式转矩测量系统J. 仪表技术. 2001年第4期:1113.12 宋延陵.丝杠磨削在线动态测量系统分析与设计D. 南京：南京理工大学，2004.13 程丹.HJY-012 五米激光滚珠丝杠（副）动态测量系统设计D. 南京：南京理工大学，2005.14 Dr.-Ing Jan Braash.机床直线运动的位置测量方法应用直线光栅尺直接测量或滚珠丝杠联结编码器间接测量方法的比较J. WMEM第2期.2004(4):4649.15 喻步贤,殷爱华,冯虎田,韩军.滚珠丝杠导程误差计算机辅助动态测量系统的研制J. 机械制造42卷，第474期:1315. 毕 业 设 计（论 文）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）：一、要解决的问题（1）设计出丝杠测量仪工作台的具体结构；（2）完成机械结构和传动机构设计；（3）完成机械结构装配图；设计反馈式控制系统，设计检测装置，画出控制系统电路图，实现工作台直线运动。二、研究手段（1）选用步进电机，减速箱和滚珠丝杠驱动系统；电机与丝杠平行安装； 行程2m；基座长度2.5m；质量6.8kg，；载荷5000N；速度3m/min。 （2）到相关企业中学习和研究类似产品。 （3）采用CAD和PROE进行二维以及三维结构建模。（4）通过实际实验得出数据进行机构优化改进。考虑到丝杠测量仪工作台的许多机构都是第一次采用没有经验可用，我只能通过模拟软件来进行模拟。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该同学的“文献综述”是在较好的理解和分析设计任务书的要求，广泛搜集并研究相关文献资料的基础上，认真写成的。综述对丝杠测量仪的
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