平行光管测量平台总体方案及摆动结构设计

1、买文档就送全套CAD图纸 QQ:414951605或1304139763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

2、字：平行光管，测量平台，UG软件，摆动机构充值就可以下载原稿，疑问咨询QQ:414951605或1304139763The Design of collimator Measuring platformOverall 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 des

3、ign 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

4、 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

5、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 mechanismII目 录 摘要IAbstractII目录III 1 绪论1 1.1 选题背景与研究意义1 1.1.

6、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12 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43 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94 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155 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

7、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34IV1 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

8、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160rad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15.6nm6-8。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

9、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12nm9。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50-100ms210。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50ms211。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

10、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(UnigraphicsSolutions)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

11、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。VI2 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。2.1 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。图2-1 直筒式光源示意图1平行光管主要规格（）物镜焦距：550毫米（2）物镜口径：55毫米。（3）高斯目镜：焦距为44毫米，放大倍数为5.7。图2-

12、2 平行光管5种分划板2分划板型平行光管有种分划板，如图1-3所示。（） 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所以 （11）式中为被测透镜焦距，为平行光管焦距实测值，为玻罗板上所选用线距实测值（），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1500mm,最大口径150mm，重量10.5KG。其三维模型如下图2-5所示。图2-3 平行光管三维模型2.2 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

13、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1500mm,最大口径150mm，重量10.5KG。图2-4 平行光管示意图运动范围：平行光管上下平动行程为1500mm-2500mm,其中微调范围为50mm,偏差10m；图2-5平行光管上下平动行程示意图平行光管前后平动行程为100mm,偏差10m；图2-6平行光管前后平动行程示意图平行光管水平摆动角度为3到5；图2-7平行光管水平摆动角度示意图平行光管俯仰摆动3到5。图2-8 平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

14、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过两条固定在平台上的铁片和固定转台之间距离来控制

15、的。XXXVI3 UG软件功能简介及测量平台结构建模UG是美国UGS(UnigraphicsSolutions)公司的主导产品，是集CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件3.1 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3-1所示。立柱支架17旋紧螺栓16推拉手柄15微调丝杠14螺母固定板13导套支撑台11滚轮支撑架6配重上板4拧紧螺母2配重块支撑台1紧固槽钢18微调螺母12微调导套10平行光管支撑台9微调导柱8滚轮7配重侧板5配重块导杆3配重平衡块4底座箱体支撑固定台水平转动机构箱体止动销水平摆动角度控制铁片俯仰摆动角度控制铁片固定架俯仰摆动机构箱体分

16、度连接盘夹紧块图3-1 平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、前后平动螺母6丝杠支撑块4丝杠1V型导轨2矩型导轨5支撑移动平台3图3-2 前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，

17、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3-3所示。图3-3 水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4-4所示。图3-4 俯仰摆动角度的控制装置图4 蜗轮蜗杆传动机构的介绍和运动分析4.1 蜗轮蜗杆传动机构图4-1蜗轮蜗杆传动机构示意图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

18、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。4.2 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。4.3 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。a) b) c) 图4-2蜗杆的传动类型4.4 蜗轮蜗杆转台的运动分析由于蜗杆传动比

19、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。5 蜗轮蜗杆传动机构的参数和尺寸计算5.1 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，故蜗杆的轴向齿距应等于蜗轮的端面齿距 , 蜗杆、蜗轮以主平面内的参数为标准值。蜗杆的轴向压力角ax1应等于蜗轮的端面压力角。且均为标准值 。 蜗杆传动正确啮合的条件为: ( 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、蜗杆头数和蜗轮齿数 蜗杆的头数一般取=1，2，4，6。传动比大或传递转矩大, 取小值；要求

20、自锁时取=1；传动功率较大、传动效率较高、传动速度大，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=1。在动力传动中，为了增加同时啮合齿的对数，一般取2983。过少将产生根切；过大，将导致模数过小以使齿根弯曲疲劳强度不足；当模数一定时，蜗轮直径过大，蜗杆长度增加，刚度减小。、可根据传动比按表5-1选取。 表5-1 和的推荐值传动比5871615323083蜗杆头数6421 蜗轮齿数2948296430643083蜗杆传动设计中，传动比公称值按以下数值来选取：5、7.5、10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、70、80。其中10、20、40、80为基本传动比

21、，应优先选用。本设计中取蜗轮的齿数z2=30。3、蜗杆的分度圆直径d1和导程角如图5-2所示，可得 ( 52 )图5-2 分度圆柱展开图式中：px1为蜗杆轴向齿距(mm)；d1为蜗杆分度圆直径（mm）。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，通常采用的蜗杆传动，此时蜗杆的头数为1。由式5-2 得 (53)式中：，若m值一定，q值增大，则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提高。小模数蜗杆通常具有较大的q值，才能使蜗杆有足够的刚度。 表5-2蜗杆基本参数（= 90）(摘自GB10085-1988)模数m(mm)分度圆直径d1

22、(mm)蜗杆头数直径系数qm2d1(mm)3模数m(mm)分度圆直径d1(mm)蜗杆头数直径系数qm2d1(mm)31181（自锁）18.000186.3(80)1, 2, 412.69831751.2520116.00031.251121（自锁）17.778444522.41（自锁）17.920358(63)1, 2, 47.87540321.6201, 2, 412.50051.2801, 2, 4, 610.000537628117.50071.68(100)1, 2, 412.50064002(18)1, 2, 49.000721401（自锁）17.500896022.41, 2, 4

23、11.20089.610(71)1, 2, 47.1007100(28)1, 2, 414.000112901, 2, 4, 69.000900035.51（自锁）17.750142(112)1, 2, 411.200112002.5(22.4)1, 2, 48.9601401601（自锁）16.00016000281, 2, 4, 611.20017512.5(90)1, 2, 47.20014062(35.5)1, 2, 414.200221.91121, 2, 48.96017500451（自锁）18.000281(140)1, 2, 411.200218753.15(28)1, 2,

24、48.8892782001（自锁）16.0003125035.51, 2, 4, 611.2735216(112)1, 2, 47.00028672451, 2, 414.286447.51401, 2, 48.75035840561（自锁）17.778556(180)1, 2, 411.250460804(31.5)1, 2, 47.8755042501（自锁）15.62564000401, 2, 4, 610.00064020(140)1, 2, 47.00056000(50)1, 2, 412.5008001601, 2, 48.00064000711（自锁）17.7501136(224

25、)1, 2, 411.200896005(40)1, 2, 48.00010003151（自锁）15.750126000501, 2, 4, 610.000125025(180)1, 2, 47.200112500(63)1, 2, 412.60015752001, 2, 48.000125000901（自锁）18.0002250(280)1, 2, 411.2001750006.3(50)1, 2, 47. 93619854001（自锁）16.000250000631, 2, 4, 610.0002500注：表中模数和分度圆直径仅列出了第一系列的较常用数据。括号内的数字尽可能不用。由以上所述

26、可得，本设计中选取蜗杆头数z1=1，分度圆直径d1=80mm，直径系数q=12.6。4、传动比和中心距蜗杆传动中的传动比等于蜗杆与蜗轮转速的比值。当蜗杆回转一周时，蜗轮转过个齿（或周），因此传动比为: （54）式中：n1、n2分别为蜗杆和蜗轮的转速（r/min）。在蜗杆传动中，当蜗杆节圆和蜗轮分度圆重合，蜗杆轴线与蜗轮轴线之间的距离为中心距。计算公式为： （55）5、蜗杆传动的几何尺寸表5-3 阿基米德蜗杆传动的尺寸计算名 称计 算 公 式蜗 杆蜗 轮齿顶高和齿根高， 分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径顶隙蜗杆轴向齿距 蜗轮端面齿距蜗杆分度圆导程角蜗轮分度圆螺旋角中心距蜗杆宽度(蜗杆螺纹部分长度)

27、b1蜗轮咽喉母圆半径 =1、2时 （110.06）m =3、4时 (12.5+0.09) m蜗轮外圆直径=1, =23, =46, 蜗轮宽度=1、2 0.75 =46, 0.67 蜗杆轴面压力角蜗轮齿宽角=200=9001000蜗轮齿顶圆弧半径 蜗轮齿根圆弧半径 蜗轮轮缘宽度 = 1, 2 0.75 = 4 = 0.67 蜗轮轮齿包角 一般动力传动 = 700 900 高速动力传动 = 900 1300 分度传动 = 450 600 5.2 蜗轮蜗杆传动中失效形式和设计准则蜗杆传动中蜗杆的螺旋面和齿面之间有比较大的相对滑动。滑动速度vs沿蜗杆螺旋线的切线方向。如图5-3所示，v1为蜗杆的圆周速

28、度，v2为蜗轮的圆周速度，作速度三角形得： (56)式中，-蜗杆直径 ， -蜗杆转速 。滑动速度vs，对蜗杆传动有很大的影响。当润滑条件比较差时，滑动速度大,会加快磨损，使摩擦发热严重而发生胶合；润滑条件好时，增大vs有利于油膜形成，摩擦系数fv反而下降，磨损情况得以改善，从而提高啮合效率和抗胶合能力。其概略值如图5-4所示。图53 蜗杆传动滑动速度图 54 滑动速度vs的概略值 蜗杆传动的失效形式和齿轮传动类似. 但其有相对滑动速度较大、发热量较大从而使效率低，传动更容易发生磨损和胶合,。5.3 蜗轮蜗杆传动的材料和结构1、蜗杆、蜗轮的材料选择对于蜗杆传动的失效形式，设计所选中的材料不仅要有

29、足够的强度，还要有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合能力。所以蜗杆传动中一般采用青铜齿圈与淬硬的钢制蜗杆相匹配.蜗杆一般用碳钢或合金钢制造，蜗杆常用材料见表5-4。蜗轮材料可参考相对滑动速度vs来选择。常用的材料为铸锡青铜或铸铝铁青铜、灰铸铁等。常用材料见表5-5。表54蜗杆常用材料及应用材料牌号热 处 理硬 度表面粗糙度/um应 用45钢，42SiMn，40Cr，42CrMo，38SiMnMo，40CrNi表面淬火4555HRC1.60.8中速、中载、一般传动20Cr，15CrMn，20CrMnTi，20CrMn，渗碳淬火5662HRC1.60.8高速、重载、重要传动45钢调质或正火220270H

30、BS6.3低速、轻、中载、不重要传动表55蜗轮常用材料及应用材料牌号适用的滑动速度/（m/s）特性应 用铸锡青铜ZCuSn10P125耐磨性、跑合性、抗胶合能力、可加工性能均较好，但强度低，成本高连续工作的高速、重载的重要传动ZCuSn5Pb5Zn512速度较高的轻、中、重载传动铸铝铁青铜ZCuA110Fe310耐冲击，强度较高，可加工性能好，抗胶合能力较差，价格较低速度较低的重载传动速度较低，载荷稳定的轻、中载传动黄铜ZCuZn38Mn2Pb210灰铸铁HT150HT200HT2502铸造性能、可加工性能好，价格低，抗点蚀和抗胶合能力强，抗弯强度低，冲击韧度低低速，不重要的开式传动；蜗轮尺寸

31、较大的传动；手动传动所以选用铸铝铁青铜ZCuA110Fe3为蜗轮材料，选择45钢为蜗杆材料。2、蜗杆、蜗轮的结构蜗杆通常和轴做成一体，称之为蜗杆轴，如图5-5所示，按照蜗杆螺旋部分加工方法的不同,可以分为车制蜗杆和铣削蜗杆.，因为车制蜗杆有退刀槽，所以刚性比较差（图a）；当铣削蜗杆无退刀槽时，d大于df (图b)，刚性较好。a） b）图5-5 蜗杆轴结构蜗轮结构分为整体式和组合式，如图5-6所示。铸铁蜗轮和直径小于100mm的青铜蜗轮可以做成整体式，如图( 5-6C)所示。组合形式有以下三种。(1) 齿圈压配式，如图(5-6a）所示。 齿圈采用青铜材料，两者使用过盈配合，并沿着配合面安装4到6

32、个紧定螺钉，此结构通常用于中等尺寸且工作温度变化小的场合。(2) 螺栓连接式，如图(5-6b）所示。齿圈和轮芯一般采用普通螺栓或者铰制孔螺栓连接，通常用于尺寸较大的场合。(3) 组合浇注式，如图(5-6d）所示。在铸铁轮芯上制出榫槽，浇注上青铜轮缘，然后切齿，这种结构适用于中等尺寸，批量生产的蜗轮。 图5-6 蜗轮的结构形式本设计中的蜗轮结构选择螺栓连接式结构。3、蜗杆传动的精度等级 表5 6 蜗杆传动精度等级的选择精度等级蜗轮圆周速度/ms蜗杆齿面的表面粗糙度Ra值/ m蜗轮齿面的表面粗糙度Ra值/m 使用范围650.40.8中等精密机床的分度机构77.50.80.8中速动力传动831.61

33、.6速度较低或短期工作的传动9153.23.2不重要的低速传动或手动传动5.4 蜗轮蜗杆传动的强度计算1、蜗轮旋转方向的判定蜗轮旋转方向，按照蜗杆螺旋线旋向和旋转方向，应用于左右手定则判定。如果蜗杆为右旋时，顺着右手四个手指方向并沿着蜗杆转向握起来，大拇指所指的方向相反为蜗轮上啮合点的线速度方向，则蜗轮逆时针转动，如图5-7a所示。当蜗杆为左旋时，同理则用左手按相同方法判定。如图5-7b所示 图 5-7 蜗轮旋转方向的判断2、轮齿上的作用力由于蜗杆传动受力分析与斜齿圆柱齿轮的受力分析相似，如图5-8所示，如果不计齿面间的摩擦力，当蜗轮作用于蜗杆齿面上的法向力Fn ，再节点C处可以分解为三个相互

34、垂直的分力：圆周力Ft1 、轴向力Fx1、径向力Fr1 。由图上可知，蜗轮上的圆周力等于蜗杆上的轴向力，蜗轮上的径向力等于蜗杆上的径向力，蜗轮上的轴向力等于蜗杆上的圆周力。这些对应力的大小相等方向相反。各力的大小可按下式计算： N （57 ) N (58) N (59) N .mm (510)式中：T1、T2分别为作用在蜗杆和蜗轮上的转矩，、分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径（m m）,为蜗杆传动的总效率（可参考相关资料确定）。图58 蜗杆传动受力分析3、蜗轮齿面接触疲劳强度计算钢制蜗杆与青铜蜗轮的强度校核公式： （511）设计公式为： （512）式中：T2为蜗轮轴的转矩（Nmm）；当载荷相对滑动速

35、度较小时，取较小值，反之取较大值，严重冲击时取K=1.5；H 蜗轮材料的许用接触应力（MPa）。当蜗轮材料为锡青铜（b25107时应取N=25107，时应取。表56 锡青铜蜗轮的基本许用接触应力0H (N=107) ( MPa ) 蜗轮材料铸造方法适用的滑动速度vSm/s蜗杆齿面硬度350HB45HRCZCuSn10P1砂 型金属型1225180200200220ZCuSn5Pb5Zn5砂 型金属型1012110135125150 表57 铸铝青铜及铸铁蜗轮的许用接触应力H （MPa）蜗轮材料蜗杆材料滑动速度vS（m/s）0.5123468ZCuAl10Fe3淬火钢25023021018016

36、012090ZCuZn38Mn2Pb2淬火钢2152001801501359575HT150；HT200渗碳钢13011590HT150调质钢11090704、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: （912） 设计公式为： （913） 式中：0F为蜗轮材料的基本许用弯曲应力，如表59所示。YN为寿命系数，N = 60n2Lh。当N 25107时，取N =25107;当N 45HRC单向受载双向受载单向受载双向受载ZCuSn10Pb1砂 模金 属 模2002501401505158324064734050ZCuSn5Pb5Zn5砂 模金 属 模18020090903739293

37、246493640ZCuAi10Fe3金 属 模5002009080113100HT150砂 T200砂 模200483060385.5 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、搅油效率和轴承效率三部分组成即： （515）当蜗杆为主动件时，啮合效率为： 通常，搅油效率 =0.95 0.99，滚动轴承效率=0.99，滑动轴承效率=0.980.99综合考虑，取0.950.97,故有： （516）如表510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： 1 2 4 6 0.70.75 0.750.82 0.820.

38、92 0.860.95开式传动：1、2 ；0.600.70。表510当量摩擦系数 和当量摩擦角蜗轮材料锡青铜铝青铜灰铸铁蜗杆齿面硬度45HRC45HRC45HRC45HRC45HRC滑动速度 (m/s)0.010.1106170.1206510.18010120.01810120.19010450.050.0905090.1005430.1407580.1407580.1609050.100.0804340.0905090.1307240.1307240.1407580.250.0653430.0754170.1005430.1005430.1206510.500.0553090.065343

39、0.0905090.0905090.1005431.000.0452350.0553090.0704000.0704000.0905091.500.0402170.0502520.0653430.0653430.0804342.000.0352000.0452350.0553090.0553090.0704002.500.0301430.0402170.0502523.000.0281360.0352000.0452354.000.0241220.0311470.0402175.000.0221160.0291400.0352008.000.0181020.0261290.03014310.0

40、0.0160550.02412215.00.0140480.02010924.00.013045注：对于硬度45HRC的蜗杆，值系指5m/s时常用上置式（图59c），油面允许达到蜗轮半径1/3处。表911 蜗杆传动的润滑油粘度及润滑方法滑动速度vS (m/s)12.55101015152525工 作 条 件重载重载中载运动粘度40 (mm2/s)100068032022015010068润 滑 方 法浸 油浸油或喷油喷油润滑，油压（MPa）0.070.20.33、蜗杆传动的热平衡计算在单位时间内，蜗杆传动由于摩擦发热，因功率损耗而产生的热量为： W式中：P1 蜗杆传动的输入功率（KW）； 蜗杆

41、传动的效率。自然冷却时单位时间内经箱体外壁散逸到周围空气中的热量为： W式中：KS 为传热系数（W/m2）。箱体通风良好时，可取Ks=1417.5W/m2，通风不良时，取Ks=1417.5W/m2；A 为散热面积（m2）。 凸缘和散热片的面积按其表面积的50 % 计算； 为箱体内的油温。 为周围空气的温度，通常取 =20。根据热平衡条件Q1= Q2，于是可得满足热平衡条件时润滑油的温度为： （517）一般取许用油温t1=75080，最高不超过90。 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

42、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; Youn