投影仪电动工作台机械结构设计 2011级本科开题报告书.doc
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机电工程系本科毕业设计（论文） 开题报告毕业设计（论文）题目：投影仪电动工作台 机械结构设计 专 业： 机械设计制作及其自动化 指导教师： 张藏汉 学生姓名： 吴楠 学 号： 2011010336 毕业时间： 齐齐哈尔工程学院教务处制一、选题依据（目的、意义、学术价值、国内外研究现状、学术准备情况、研究思路及方法）（一）目的、意义 被测工件置于工作台上，在透射或反射照明下，它由物镜成放大实像并经反射镜成像于投影屏磨砂面上。此时可用标准玻璃尺在投影屏上进行测量，测得的数值除以物 镜放大倍数即为工作的测量尺寸。也可以用预先绘制的标准放大图对其进行比较测量。还可以利用工作台上的数字显示系统对工件进行座标测量；利用投影屏角度数 显系统对工件角度进行测量。视工件性质，透射照明和反射照明可分别使用亦可同时使用。此毕业设计题目来源于生产实际，主要完成对确定投影仪电动工作台的传动机构、工作台的纵向进给机构及实现大范围调整的旋转机构的设计。由于工具磨床是生产的重要组成部分，它对于生产的顺利进行及生产效率、产品的精度保证起着至关重要的作用。因此，设计一种高精度的投影仪电动工作台具有较大的实用价值。（二）学术价值 投影仪是零件外形尺寸检测的常用仪器，其原理是将零件平放在工作台上，用上方的投影物镜将零件放大投影在屏幕上，读取屏幕上的刻度进行测量。本课题要研究投影仪的光学检测原理，设计投影仪电动工作台的精密机械结构，对测量常见物体的相关参数具有重要的意义，扩大人的认识范围。（三）国内外研究现状到目前为止，投影机主要通过三种显示技术实现，即CRT投影技术、LCD投影技术以及近些年发展起来的DLP投影技术。1、CRT三枪投影机 CRT是英文Cathode Ray Tube的缩写，译作阴极射线管。作为成像器件，它是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术。这种投影机可把输入信号源分解成R（红）、G（绿）B（蓝）三个CRT管的荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光系统放大、会聚、在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与RT管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由三个投影管组成的投影机，由于使用内光源，也叫主动式投影方式。CRT技术成熟，显示的图像色彩丰富，还原性好，具有丰富的几何失真调整能力；但其重要技术指标图像分辨率与亮度相互制约，直接影响CRT投影机的亮度值，到目前为止，其亮度值始终徘徊在300lm以下。另外CRT投影机操作复杂，特别是会聚调整繁琐，机身体积大，只适合安装于环境光较弱、相对固定的场所，不宜搬动。2、LCD投影机 LCD是Liquid Cristal Display 的英文缩写。LCD投影机分为液晶板和液晶光阀两种。液晶是介于液体和固体之间的物质，本身不发光，工作性质受温度影响很大，其工作温度为-55C+77C。投影机利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从机时影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。下面分别说明两种LCD投影机的原理。3.液晶光阀投影机 它采用CRT管和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影机与液晶与光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，它采用外光源，也叫被动式投影方式。一般的光阀主要由三部分组成：光电转换器、镜子、光调制器，它是一种可控开关。通过CRT输出的光信号照射到光电转换器上，将光信号转换为持续变化的电信号；外光源产生一束强光，投射到光光阀上，由内部的镜子反射，能过光调制器，改变其光学特性，紧随光阀的偏振滤光片，将滤去其它方向的光，而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过，这个光与CRT信号相复合，投射到屏幕上。它是目前为止亮度、分辨率最高的投影机，亮度可达6000ANSI流明，分辨率为25002000，适用于环境光较强，观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所，但其价格高，体积大，光阀不易维修。主要品牌有：休斯-JVC、Ampro等。 4液晶板投影机 它的成像器件是液晶板，也是一种被动式的投影方式。利用外光源金属卤素灯或UHP（冷光源），若是三块LCD板设计的则把强光通过分光镜形成RGB三束光，分别透射过RGB三色液晶板；信号源经过模数转换，调制加到液晶板上，控制液晶单元的开启、闭合，从而控制光路的通过断，再经镜子合光，由光学镜头放大，显示在大屏幕上。目前市场上常见的液晶投影机比较流行单片设计（LCD单板，光线不用分离），这种投影机体积小，重量轻，操作、携带极其方便，价格也比较低廉。但其光源寿命短，色彩不很均匀，分辨率较低，最高分辨率为1024768，多用于临时演示或小型会议。这种投影机虽然也实现了数字化调制信号，但液晶本身的物理特性，决定了它的响应速度慢，随着时间的推移，性能有所下降。5数码投影机 DLP是英文Digital Light Processor 的缩写，译作数字光处理器。这一新的投影技术的诞生，使我们在拥有捕捉、接收、存储数字信息的能力后，终于实现了数字信息显示。DLP技术是显示领域划时代的革命，正如CD在音频领域产生的巨大影响一样，DLP将为视频投影显示翻开新的一页。它以DMD（Digital Micromere Device)数字微反射器作为光阀成像器件。DLP投影机的技术关键点如下：首先是数字优势。数字技术的采用，使图像灰度等级达256-1024级，色彩达256-1024种，图像噪声消失，画面质量稳定，精确的数字图像可不断再现，而且历久弥新。其次是反射优势。反射式DMD器件的应用，使成像器件的总光效率达60%以上，对比度和亮度的均匀性都非常出色。在DMD块上，每一个像素的面积为16m16，间隔为1m。根据所用DMD的片数，DLP投影机可分为：单片机、两片机、三片机。DLP投影机清晰度高、画面均匀，色彩锐利，三片机亮度可达2000流明以上，它抛弃了传统意义上的会聚，可随意变焦，调整十分便利；分辨率高，不经压缩分辨率可达1024768（有些机型的最新产品的分辨率已经达到12801024）。（四）学术准备情况 通过图书馆、中国知网查阅文献资料和购买图书资料等多种途径，为开题报告的撰写和论文的正式写作做了较为充分的准备。其中，主要著作包括：机械设计,工艺设计手册, 机电一体化手册, 机床设计, 机床图册,机电一体化实例分析等。（五）本选题研究思路及方法在查阅了国内外大量的有关投影仪电动工作台设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综合考虑投影仪电动工作台结构特点、具体作业任务特点以及投影仪电动工作台的推广应用，分析确定使用投影仪电动工作台实现自动化目的。为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下:1 根据现场作业的环境要求和电动工作台本身的结构特点，确定电动工作台整体设计方案。2 确定电动工作台的性能参数，对初步模型进行静力学分析，根据实际情况选择电机。3 从所要功能的实现出发，完成电动工作台各零部件的结构设计；4 完成主要零部件强度与刚度校核。二、论文结构框架（一）论文提纲目 录目 录IV1 绪论11.1 投影仪工作原理11.2 测量投影仪原理及结构31.3 本课题研究的内容及方法41.3.1主要的研究内容41.3.2设计要求41.3.3关键的技术问题42 投影仪电动工作台装置总体结构设计52.1设计的要求与数据52.2 总体结构设计53 工作台X方向结构及传动设计83.1 X向滚珠丝杆副的选择93.1.1导程确定93.1.2确定丝杆的等效转速93.1.3估计工作台质量及负重93.1.4确定丝杆的等效负载93.1.5确定丝杆所受的最大动载荷103.1.6精度的选择113.1.7选择滚珠丝杆型号113.2校核123.2.1 临界压缩负荷验证123.2.2临界转速验证133.2.3丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率143.3电机的选择143.3.1电机轴的转动惯量153.3.2电机扭矩计算164 工作台Y方向结构设计184.1 Y轴滚动导轨副的计算、选择184.2 滚珠丝杠计算、选择194.3 步进电机惯性负载的计算225 旋转机构的设计255.1 旋转机构设计255.2 步进电机选择255.3 轴的设计与计算385.4 轴承的校核465.5 键的选择和校核506 控制系统设计516.1 系统方案设计516.1.1行元件的选择516.1.2 机构方案的选择516.1.3 机构方案的选择526.2 控制系统的选用526.3 数控装置的部件结构和安装536.4.控制系统的硬件设计536.4.1硬件电路的组成536.4.2设计说明54结论55参考文献56致 谢57（二）参考文献1 王安岑，武吉梅.画法几何与机械制图M.西安:陕西科学技术出版社M，20012 尚久浩. 自动机械设计M. 北京：中国轻工业出版社,20063 顾晓勤.工程力学M. 北京：机械工业出版社,20084 卢秉恒.机械制造技术基础M 北京：机械工业出版社,20085 单辉祖. 材料力学M北京：高等教育出版社， 2010 6 吴琰琨. 液压与气动技术M 北京：人民邮电出版社,20087 张建民.机电一体化系统设计M.高等教育出版社，2001（2）：4549.8 冯开平，左宗义.画法几何与机械制图M.华南理工大学出版社，200（3）：5160.9 顾崇衔.机械制造工艺学M.陕西科学技术出版社，1999（6）：11.10 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M.高等教育出版社，2002（4）：7983.11 华东纺织工学院 哈尔滨工业大学 天津大学机床设计图册S上海科学技术出版社1979（5）：1521.12 机械设计手册编写组机械设计手册S机械工业出版社1986（6）：1218.13 邱宣怀机械设计M高等教育出版社2004（2）：4951.14 李华，李焕峰机械制造技术M机械工业出版社出版2003（5）：333715 叶伟昌 ，林岗副机械工程及自动化简明设计手册S机械工业出版社出版2008（2）：5662.16 ClavelR .Delta,a fast robot wth parallel geometry. TheInt.Symposium on in dustrial robots( ISIR),Sydney,Australia,1998,91-100.17SoedelW.Design and mechanics of compressor valvesM.Purdue University，West Lafayette，IN 47907，198418Graham T. Smith.CNC machining technologyM.London: Springer-Verlag， 1993：105-144.19Machine tool design handbookM.New Delhi : Tata McGraw-Hill Publishing Co. Ltd.，1982：114-136.三、论文写作安排2014年12月9日2014年12月17日：收集资料，选题2014年12月17日2014年12月24日:参考文献，完成开题报告 2015年1月1日2014年1月7日：总体方案设计2015月1月7日2015年2月7日：完成所有结构设计和进行相关
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