凸輪軸測量儀設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯凸輪軸測量儀設(shè)計(jì)摘要凸輪機(jī)構(gòu)是常用機(jī)構(gòu)，應(yīng)用范圍很廣。因此，對凸輪工作性能的要求就越來越高，而凸輪工作性能的好壞主要由相關(guān)的凸輪形線參數(shù)來決定。因此，目前國內(nèi)外對凸輪參數(shù)的測量儀的研究和開發(fā)也越來越廣泛和深入。凸輪軸測量儀采用精密機(jī)械、光柵、微型計(jì)算機(jī)等技術(shù)，為滿足汽車、摩托車發(fā)動機(jī)凸輪軸、汽車前后橋剎車凸輪軸等檢測要求而特殊設(shè)計(jì)制造的新型測量儀器，可測量凸輪軸的桃形型而誤差、桃形對定位鍵槽的相位角誤差、桃形間相位角誤差、軸徑的徑向跳動及凸輪的速度、加速度等測量項(xiàng)目。凸輪軸是工程中常用的零件，在凸輪軸的大批量生產(chǎn)中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品的測量變得非常重要。凸輪軸的軸向尺寸較多并且精度較高，用傳統(tǒng)的測量方法無法保證每一件產(chǎn)品的測量精確、且容易造成測量成本過高，因此需要一臺專用的測量設(shè)備才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量控制。所以我設(shè)計(jì)了一臺凸輪軸專用測量儀。這次設(shè)計(jì)的凸輪軸測量儀運(yùn)用了現(xiàn)在比較熱門的機(jī)器視覺作為測量手段，又采用了步進(jìn)電機(jī)光柵等元件，因此對信號采集，圖像處理，運(yùn)動控制等方面有較高的要求。導(dǎo)致影響最后測量精度的因素太多，因此調(diào)試過程會比較復(fù)雜。本設(shè)計(jì)中的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對比較簡單，但是關(guān)鍵零件精度要求非常高，對加工工藝以及設(shè)備要求較高，裝配精度也要求較高，因此裝配調(diào)試也比較復(fù)雜。關(guān)鍵詞：測量手段，步進(jìn)電機(jī)光柵，精度高，精密機(jī)械本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯TheCamshaftMeasuringInstrumentIsDesignedAuthor:GaoXiaoHuanTutor:WangPingZhuAbstractWheelmechanismisused,theapplicationrangeisverywide.Therefore,theCAMworkingperformancerequirementsmoreandmorehigh,andtheCAMworkperformanceisgoodorbadCAMshapelineismainlycomposedofrelevantparameterstodecide.OnCAMparametermeasuringinstrumentathomeandabroad,therefore,theresearchanddevelopmentisbecomingmoreandmorewidelyanddeeply.Camshaftmeasuringinstrumentprecisionmachinery,grating,microcomputertechnology,inordertomeettheneedsofautomobile,motorcycleenginecamshaft,carcamshaftfrontandrearaxledetectionrequirementsmodelspecialequipmentdesignandmanufacturing,butpeachshapemeasurementofcamshaftphaseerroronpositioningkeyway,peach,peachangleerrorshapebetweenthephaseangleerror,andthecamshaftrunouttheradialvelocity,accelerationmeasurementproject.Thecamshaftiscommonlyusedinengineering,inthemassproductionofthecamshaft,inordertoensurethequalityofproducts,productmeasurementbecomesveryimportant.Camshaftaxialsizemoreandhighprecision,cannotbeguaranteedbythetraditionalmethodofmeasuringeachproductprecision,andeasytocausethemeasurementcostistoohigh,thereforeneedadedicatedmeasurementequipmenttoensuretheproductsqualitycontrol.SoIdesignedacamshaftmeasuringinstrument.NowthedesignoftheCAMshaftmeasuringinstrumentusingapopularmachinevisionasameansofmeasurement,andusedtheelementsuchassteppermotorgrating,sothesignalcollecting,processing,motioncontrol,etc,havehigherrequirements.Factorsleadtoeffectthemeasuringaccuracyistoomuch,sothedebuggingprocessismorecomplicated.Thisdesignthemechanicalstructureisrelativelysimple,butthekeypartsaccuracyrequirementisveryhigh,theprocessingtechnologyandequipmentdemandishigher,assemblyaccuracyandthedemandishigher,soassemblydebuggingisalsomorecomplex.Keywords :：Measurements,steppermotorgrating,highaccuracy,precisionmachinery本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯目錄緒論 1國內(nèi)外主要的一些凸輪軸測量儀 2國內(nèi)主要的一些凸輪軸測量儀 2中外合資廣州威而信精密儀器有限責(zé)任公司研發(fā)的凸輪軸測量儀 2北京啟點(diǎn)恒達(dá)測控技術(shù)公司研發(fā)的凸輪軸測量儀 3國外主要的一些凸輪測量儀 5美國阿德柯爾911凸輪軸檢測儀 5瑞士TRIMOS多功能軸類檢測儀 5項(xiàng)目分析和方案擬訂 7主要元器件的選擇 9CCD傳感器以及鏡頭的選擇 9導(dǎo)軌的選擇 9滾珠絲桿的選擇計(jì)算 14長光柵的選擇 15電機(jī)的選擇 15齒輪設(shè)計(jì) 18滾動軸承的選擇及計(jì)算 26結(jié)論 27致謝 28參考文獻(xiàn) 29附錄 31本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯緒論凸輪軸是工程中常用的零件，在凸輪軸的大批量生產(chǎn)中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品的測量變得非常重要。凸輪軸的軸向尺寸較多并且精度較高，用傳統(tǒng)的測量方法無法保證每一件產(chǎn)品的測量精確、且容易造成測量成本過高，因此需要一臺專用的測量設(shè)備才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量控制。所以我設(shè)計(jì)了一臺凸輪軸專用測量儀。采用方案是利用CCD傳感器識別邊界，進(jìn)行非接觸式測量。這在現(xiàn)階段的測量技術(shù)領(lǐng)域還屬于比較新穎的測量技術(shù)。因?yàn)镃CD傳感器的視角范圍很小，不能直接利用它來測量這樣大尺寸的工件。因此在本測量儀中，只利用它作為一個(gè)識別工件邊界的工具，再利用光柵記錄CCD傳感器移動的距離，這樣也可以得到精確的測量結(jié)果。而且成本也比較低。但是這種測量方法受環(huán)境光源的影響較大，因此對環(huán)境有一定的要求。目的：研究回轉(zhuǎn)類零件工藝參數(shù)的檢測、分析與控制，包括接觸式參數(shù)提取，數(shù)據(jù)采集及信號處理，參數(shù)識別等，研究凸輪形線參數(shù)測試儀，重點(diǎn)研究測量平臺和參數(shù)分析及誤差理論。意義：目前在凸輪檢測中，大多采用光學(xué)分度頭對凸輪進(jìn)行分度，分度由人工控制。這種測量方法速度慢，精度低，并存在一定的人為誤差。而本課題研究全自動凸輪形線參數(shù)測量儀，能夠很好的降低人為誤差。另外，采用以凸輪轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)、對應(yīng)升程為縱坐標(biāo)的方式表達(dá)凸輪形線，通過光柵式位移傳感器探針測量凸輪升程，保證位移10.1度。因及目前企業(yè)的實(shí)際情況來看，本課題所研究的問題，具有較高的實(shí)用性。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯國內(nèi)外主要的一些凸輪軸測量儀凸輪機(jī)構(gòu)是常用機(jī)構(gòu)，應(yīng)用范圍很廣。因此，對凸輪工作性能的要求就越來越高，而凸輪工作性能的好壞主要由相關(guān)的凸輪形線參數(shù)來決定。因此，目前國內(nèi)外對凸輪參數(shù)的測量儀的研究和開發(fā)也越來越廣泛和深入。下面將對此進(jìn)行一下簡要的介紹。國內(nèi)主要的一些凸輪軸測量儀中外合資廣州威而信精密儀器有限責(zé)任公司研發(fā)的凸輪軸測量儀如圖2.1測量平臺，右邊為數(shù)據(jù)采集與處理平臺。這套凸輪軸測量儀器，采用凸輪軸立式安裝測量結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)軸由精密氣浮主軸與氣浮頂尖構(gòu)成，雙氣浮直線運(yùn)動導(dǎo)軌立柱做為直線運(yùn)動基準(zhǔn)，由進(jìn)口電機(jī)驅(qū)動；電器部分由高級計(jì)算機(jī)及進(jìn)口精密圓光柵傳感器、精密光柵位移傳感器組成。測量軟件采用基于中文版WINDOWS操作系統(tǒng)平臺的WILSON測量軟件，完成參數(shù)輸入、測量選擇、數(shù)據(jù)采集、處理及測量數(shù)據(jù)管理和測量結(jié)果打印輸出等工。圖2.1威爾信凸輪軸檢測儀裝置圖這款測量儀器目前在國內(nèi)還算是比較先進(jìn)的，它主要有以下一些優(yōu)點(diǎn)：（1）立式主機(jī)測量結(jié)構(gòu)：凸輪軸垂直安裝，避免重力因素影響對測量造成的誤差；高精度：機(jī)械運(yùn)動部件和工件的定位（運(yùn)動導(dǎo)軌立柱）0.08um；命長達(dá)十年以上；本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯數(shù)據(jù)采集采用世界上最著名的德國海德漢公司的精密光柵傳感器（旋轉(zhuǎn)、位移及其相關(guān)技術(shù)，準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好；可放置在企業(yè)計(jì)量室和生產(chǎn)車間現(xiàn)場使用北京啟點(diǎn)恒達(dá)測控技術(shù)公司研發(fā)的凸輪軸測量儀北京啟點(diǎn)恒達(dá)測控技術(shù)開發(fā)有限公司目前已開發(fā)的凸輪軸測量儀，分為三個(gè)系列：計(jì)量型凸輪軸、曲軸測量儀在線式凸輪軸測量儀凸輪軸綜合項(xiàng)目測量儀下面對以上三個(gè)系列的凸輪軸測量儀器分別予以介紹。計(jì)量型凸輪軸測量儀如圖2.2導(dǎo)軌上下移動，從而實(shí)現(xiàn)自動化測量。該測量儀的主要特點(diǎn)有：可實(shí)現(xiàn)全自動化測量，避免了人工操作造成人為誤差測量精度高，徑向，可達(dá)0.1微米。軸向，可達(dá)0.1微米圖2.2計(jì)量型凸輪軸測量儀在線式凸輪軸測量儀，其測量平臺示意圖如圖2.3所示。該凸輪軸測量儀的重要特點(diǎn)有：能夠?qū)崿F(xiàn)在線測量精度高，軸向精度可大0.1微米本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯高采用立式結(jié)構(gòu)，凸輪軸垂直安裝，避免重力因素影響對測量造成的誤差；圖2.3在線式凸輪軸測量儀凸輪軸綜合項(xiàng)目測量儀如圖2.4所示，左邊為其測量平臺，右邊為其數(shù)據(jù)采集及處理平臺。該測量儀是一臺比較先進(jìn)的測量儀器，其的主要特點(diǎn)有：替代傳統(tǒng)檢具，對除凸輪升程、相位以外的非主要多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行測量。組合式，根據(jù)不同檢測項(xiàng)目，由多臺儀器組合成為一套測量系列儀器組。高速,與傳統(tǒng)檢具相比，測量速度提高幾倍至幾十倍。少了人為主觀因素，使測量更客觀準(zhǔn)確。可無限保留原始測量數(shù)據(jù)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯圖2.4凸輪軸綜合項(xiàng)目測量儀國外主要的一些凸輪測量儀911凸輪軸檢測儀如圖2.5所示。左邊為測量平臺，右邊為數(shù)據(jù)采集及處理平臺該測量儀是一套比較先進(jìn)的測量儀器，其主要特點(diǎn)有：立式結(jié)構(gòu)，凸輪軸垂直安裝，避免重力因素影響對測量造成的誤差；可實(shí)現(xiàn)自動化測量測量精度高圖2.5阿德柯爾911凸輪軸檢測儀TRIMOS多功能軸類檢測儀2.6TRIMOSTWINNER多功能軸類測量系統(tǒng)可完成以本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯曲軸和凸輪軸沖程、跳動、基于工件軸線的跳動、圓度、端面跳動、同心度、對稱度、平行度、直線度、圓錐角度、最大最小值/差值、交點(diǎn)尺寸等。TWINNER儀器特點(diǎn)：穩(wěn)定性高（儀器基體都由花崗巖制成，精度高、重復(fù)性好、操作簡便在車間環(huán)境下，長度、直徑和跳動的測量精度能得到保證一般情況下，儀器不必經(jīng)常標(biāo)定更換工件后，無需對儀器進(jìn)行重新標(biāo)定導(dǎo)軌直線度好<=0.002mm頂針頭座和尾座可以自由移動，工件可裝夾在任意位置量導(dǎo)軌和頂針座間平行度調(diào)整方便，在一些情況下（如頂針座受到撞擊后）方便調(diào)整長度和直徑測量模塊固定于測量支架上，與導(dǎo)軌垂直度好測力固定，極大的減少了人為誤差(量位置)有自動采集提示3為直徑和跳動測量系統(tǒng)另有各種測頭、測量系統(tǒng)可選，例如：孔測頭，角度測量系統(tǒng)等.圖2.6TWINNER多功能軸類測量系統(tǒng)以上簡要介紹了目前國內(nèi)外關(guān)于凸輪軸測量儀器產(chǎn)品研發(fā)的一些情況，可見目前，凸輪軸測量儀器的發(fā)展越來越趨向于全自動化、高精度的要求。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯3．項(xiàng)目分析和方案擬訂根據(jù)要求，擬定了兩種方案：3.1所示。采用相對測量法，定做標(biāo)準(zhǔn)軸，利用高精度的位移傳感器對每一個(gè)測量參數(shù)進(jìn)行測量，利用測量值與標(biāo)準(zhǔn)軸的測量值進(jìn)行計(jì)算，得到所需要的精確測量結(jié)果。3.2

圖3.1方案一原理示意圖CCD移動，CCD鏡頭瞄準(zhǔn)工件邊界通過軟件識別邊界，用反射式光柵記錄軸向距離、通過運(yùn)算，得到所需要的精確測量結(jié)果。3.2方案二原理示意圖本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯比較方案的優(yōu)劣：方案一采用的是接觸式測量，用電感傳感器采集數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，屬于比較傳統(tǒng)的測量方式。這種方式由于采用的是電感傳感器，這種傳感器分辨率較高，抗干擾能力也較強(qiáng)，因此測量結(jié)果精確可靠，測量速度很快，技術(shù)也非常成熟。但是由于這里要求測量的工件型號較多，尺寸也較多，將需要大量的電感傳感器，以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道，成本將方案二采用的是利用CCD傳感器識別邊界，進(jìn)行非接觸式測量。這在現(xiàn)階段的測量技術(shù)領(lǐng)域還屬于比較新穎的測量技術(shù)。因?yàn)镃CD傳感器的視角范圍很小，不能直接利用它來測量這樣大尺寸的工件。因此在本測量儀中，只利用它作為一個(gè)識別工件邊界的工具，再利用光柵記錄CCD傳感器移動的距離，這樣也可以得到精確的測量結(jié)果。而且成本也比較低。但是這種測量方法受環(huán)境光源的影響較大，因此對環(huán)境有一定的要求。綜合以上原因，我選擇了第二套方案。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯4.主要元器件的選擇CCD傳感器以及鏡頭的選擇根據(jù)用戶要求，被測量的工件有多種型號，各型號產(chǎn)品的徑向尺寸各不相同，就需要不同的焦距。因此，我們選擇了0.8－4.5倍變倍鏡頭以及型號為12V1E-EX的CCD傳感器。導(dǎo)軌的選擇導(dǎo)軌類型的選擇在本測量儀中，測量精度以及重復(fù)性的要求比較高，并且采用的是CCD傳感器采樣，因此要求導(dǎo)軌的行走平行度比較高，行走平穩(wěn)。因此，普通導(dǎo)軌就不能達(dá)到要求。因此我們選擇了HIWIN臺灣上銀科技股份有限公司的導(dǎo)軌。導(dǎo)軌有以下優(yōu)點(diǎn)：1/50μm級的定位精度。磨耗少能長時(shí)間維持精度傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)引，無可避免的會因油膜逆流作用造成度。而滾動導(dǎo)引的磨耗非常小，故機(jī)臺能長時(shí)間維持精度。降低機(jī)臺電力損耗量。且因其摩擦產(chǎn)生的熱較小，可適用于高速運(yùn)行。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯導(dǎo)軌型號選擇：導(dǎo)軌型號選擇計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說明主要結(jié)果潤滑1.導(dǎo)軌若沒有適當(dāng)?shù)臐櫥?，滾動部分的摩擦選用系列產(chǎn)品就會增加，長期使用會成為縮短壽命的主要查HIWIN臺灣上銀科技股份有限公司的選 選擇HG系列原因。潤滑劑有下列幾種作用：型樣本，選擇了適合精密測量儀器使用的HG系列2．減少滾動部分的摩擦、防止燒傷并降低磨損。選用精度等級從C普通,H高,P精密,SP超精密,UP超高精3．在滾動的面與面之間形成油膜，可延長密等級中，根據(jù)設(shè)備精度要求以及價(jià)格因滾動疲勞壽命。素，我們選擇P級的導(dǎo)軌選擇P級4.防止生銹。P＝G＝mg＝15×9.8N＝147NP＝147N靜載荷P（N）的確定m為拖板以及CCD鏡頭的質(zhì)量（m<15kg15kg計(jì)算）負(fù)荷狀況無沖擊力且平滑使用速度V≦15m/min本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯每組導(dǎo)軌在出廠前可封入鋰皂基潤滑油脂每組導(dǎo)軌在出廠前可封入鋰皂基潤滑油脂以潤滑珠槽軌道，雖然潤滑油脂較不易流潤滑油脂(GREASE)100km時(shí)，應(yīng)再補(bǔ)充潤的場合。計(jì)算加油脂的時(shí)間間隔：的時(shí)間間隔T=100×1000/（Ve×60）hrT＝416.6hr＝416.6hr＝52個(gè)工作日52個(gè)工作日T:注油頻率(hour)基本靜額定負(fù)荷(C0)基本靜額定負(fù)荷行走平基本動額基本靜行走平基本動額基本靜容許靜力矩精度行度定負(fù)荷(kN)額定負(fù)荷型號度等級(μm)C0(kN)MRMY(mm)kN-MPkN-mkNm-m本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯HGH35HA1R116 1160HGH35HA1R116 1160P114.9510.281.71.20 1.200Z2P3（級）V:速度(m/min)這里V取4m/min根據(jù)需求精度、載荷，以及價(jià)格等因素，我查HIWIN臺灣上銀科技股份有限公司的選型樣本，選擇了型號為HGH35HA1R1160Z2P的導(dǎo)軌導(dǎo)軌在靜止或運(yùn)動中若承受過大的負(fù)荷，或受有很大沖擊負(fù)荷時(shí)，會導(dǎo)致珠道接觸基本靜額定負(fù)荷便是容許這個(gè)永久變形量的極限負(fù)荷。CCDGCCD鏡頭的質(zhì)量<15kg,P=G導(dǎo)軌型號計(jì)算該導(dǎo)軌其主要技術(shù)參數(shù)如下：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說明主要結(jié)果靜安全系數(shù)(fsl)校根據(jù)使用狀況，在使用過程中，會有所選導(dǎo)軌安全。驗(yàn)多次的啟動，因此需要取用較大的安全系數(shù)，我們?nèi)§o安全系數(shù)fSL>5。fSL=C0/p＝10.28/147*10-3>5本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯fSL:fSL:靜安全系數(shù)C0:基本靜額定負(fù)荷(kN)P:工作負(fù)荷(kN)3）導(dǎo)軌壽命當(dāng)導(dǎo)軌承受負(fù)荷并作運(yùn)動時(shí)，珠道表面與鋼珠因不斷地受到循環(huán)應(yīng)力的作用，一但到達(dá)滾動疲勞的臨界值，接觸面就會開始產(chǎn)生疲勞破損，并在部份表面發(fā)生魚鱗狀薄片的剝落現(xiàn)象，此種現(xiàn)象叫做表面剝離。壽命的定義即為珠道表面及鋼珠因材料疲勞而產(chǎn)生表面剝離時(shí)為止的總運(yùn)行距離。4）a.額定壽命導(dǎo)軌的壽命，具有很大的分散性，即使同一批制造的產(chǎn)品，在相同的運(yùn)動狀態(tài)下使用，壽命也會所有不同；這大多歸咎于材料本身在疲勞特性上固有的變化。因此為定義導(dǎo)軌的壽命，一般以額定壽命為基準(zhǔn)；其定義是：以一批同樣的產(chǎn)品，逐個(gè)在相同的條件及額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中90％未曾發(fā)生表面剝離現(xiàn)象而能達(dá)到的總運(yùn)行距離。b.軌的基本動額計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說明主要結(jié)果本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯壽命的校核計(jì)壽命的校核計(jì)1.不考慮環(huán)境因素影響，壽命計(jì)算如下所示。按照每天工作小時(shí)計(jì)算，至算L=(C0/P)3*50Km少可以工作11.4年。滿足設(shè)計(jì)＝(10.28/147*10-3)3*50Km要求。=33294KmL:額定壽命C0:基本動額定負(fù)荷P:工作負(fù)荷2.壽命時(shí)間的換算依使用速度及頻率將壽命距離換算成壽命時(shí)間。Lh=L*103/(Ve*60)=(C/P)3*50*103/(Ve*60)=138727hrLh:壽命時(shí)間(hr)L:壽命(km)Ve:運(yùn)行速率(m/min)C/P:負(fù)荷比根據(jù)以上計(jì)算，我們選擇型號為HGH35HA1R1160Z2P的導(dǎo)軌滿足了設(shè)計(jì)需求。滾珠絲桿的選擇計(jì)算已知：絲杠用于傳動，選用T型滾珠絲杠，工作時(shí)有輕微震動，螺母帶動的CCD及15KFmax＝147Fmin＝1476m/min3908年以上。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說明主要結(jié)果本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯1.1.求當(dāng)量載荷Fm＝1/3（2Fmax+Fmin）＝147N2.求當(dāng)量轉(zhuǎn)速2m/min4m/min,初定導(dǎo)程為5mm。絲桿軸的轉(zhuǎn)速nmax＝4000/5＝800r/minnmin＝2000/5＝400r/min當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm＝(nmax+nmin)/2＝600r/min3.選定工作壽命按每天8 小時(shí)，10 年時(shí)間，選Lh＝360×8×10＝288004.額定動載荷計(jì)算C‘a(chǎn)m＝fw*Fm（60nmLh）1/3/100×1×1＝833N5.按轉(zhuǎn)速很低、載荷最大時(shí)工況進(jìn)行靜載荷計(jì)fs*Fmax＝2×147N＝294N算根據(jù)臺灣上銀絲杠資料，選用絲杠規(guī)格為:R20-5T3-FSZ-1133-1287-005其d0＝20mm Ph＝5mmCa＝7.9KWCoa＝22.10KWCoa：額定靜載荷Ca：額定動載荷螺母長度：L＝44mm長光柵的選擇根據(jù)1)測量精度<0.005+L/30000 (㎜)2)重復(fù)性<0.008㎜的要求我選擇了RENISHAW公司的光柵傳感器：RGH22，分辨率＝0.001mm。該傳感器精度高，分辨率高，信號穩(wěn)定，抗干擾強(qiáng)，能滿足工程的需要。電機(jī)的選擇測量節(jié)拍時(shí)間以及主要工作參數(shù)的驗(yàn)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說明主要結(jié)果本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯驗(yàn)算n(r/min)

單行程L1＝800mm測量一次的總行程L＝2*L1＝1600mm客戶要求測量節(jié)拍為T<3min/件除開上下工件以及觀察的時(shí)間，工作時(shí)間t≤6s1min工作速度Vw（m/min）Vw＝L/t＝1600/1000÷1＝1.6m/min為了保證測量節(jié)拍，我們?nèi)y量速度Vw＝2m/min快進(jìn)速度Vf＝4m/min由選擇的絲杠d0＝20mm,Ph＝5mm,r＝d0/2＝10mm絲桿軸的轉(zhuǎn)速nmax＝4000/5＝800r/minnmin＝2000/5＝400r/min當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm＝(nmax+nmin)/2＝600r/min

總行程L＝1600mm測量速度Vw＝2m/min快進(jìn)速度Vf＝4m/min當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm=600r/min2）電機(jī)型號選擇本測量儀中使用電機(jī)的基本情況如下，需要一個(gè)初步定位（定位精度p<0.1mm），啟動和停留的時(shí)間間隔較小（t<3s）。因此我們就選擇了步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)。使用。步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說明主要結(jié)果傳動比i我們選擇了傳動比i＝4傳動比本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯的選擇折算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速nD(r/min)

工作的轉(zhuǎn)速nDW＝n*i＝2400r/min快進(jìn)的轉(zhuǎn)速nDf＝nf*i＝4800r/min

i=4nW=2400r/minnf=4800r/min步距角的選擇 目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度度（五相電機(jī)）0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）1.5度/3度（三相電機(jī)）（當(dāng)量換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。折算電機(jī)的步距角α＝360*p/(r*i)＝360*0.1/(10*4)＝0.9°i為傳動比r為絲杠半徑0.9度/1.8度（四相電機(jī)）靜轉(zhuǎn)矩Tl的選擇 ωDw=2πn折算到電機(jī)軸的靜轉(zhuǎn)矩Tl＝Fv/（ωDw*η）＝mgv/（2πn*η）＝15*9.8*2/（2*3.14*4800*0.8）＝0.026N·m＝2.6N·cmη---傳遞效率，取0.8電流的選擇 快進(jìn)速度較大，選電流較大的電經(jīng)過計(jì)算，我們選擇了型號為DM5676B電機(jī)3)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：

定位精度：p＝0.1mm步距角α=0.9°/1.8°Tl＝2.6N·cm型號型號相數(shù)電流靜轉(zhuǎn)矩機(jī)身長定位轉(zhuǎn)矩出軸長重量本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯單位AKg·cmmmKg·cmmmKgDM5676B4214760.9211.0齒輪設(shè)計(jì)齒輪傳動具有如下特點(diǎn)：瞬時(shí)傳動比恒定。非圓齒輪的瞬時(shí)傳動比又能按需要的變化規(guī)律來設(shè)計(jì)。傳動比范圍大?？捎糜跍p速或増速。速度（指節(jié)圓圓周速度）和傳遞功率的范圍大，可用于高速（v>40m/s）低速（v25m/s）1w105kw。99%以上。結(jié)構(gòu)緊湊。適用于近距離傳動。其中，漸開線圓柱齒輪的應(yīng)用非常廣泛。它傳動的速度和功率范圍很大；傳動效率高，一對齒輪可達(dá)98%～99.5%，精度越高，效率越高；對中心距的敏感性小，裝配和維修比較簡便；可以進(jìn)行變位切削及各種維修、修緣，以適應(yīng)提高傳動質(zhì)量的要求；易于進(jìn)行精確加工；單級傳動比為1～8。在我的設(shè)計(jì)中，對結(jié)構(gòu)的要求比較嚴(yán)格。絲杠的直徑、電機(jī)的大小等都是定好的。整個(gè)傳動部件只起傳動作用，為了節(jié)約成本，加工方便，因此我們最后選定外嚙合的漸開線圓柱齒輪傳動。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說明主要結(jié)果本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯材料

小齒輪：尼龍（因?yàn)檫x擇鋼件會傳遞雜波信號，影響光柵信號，且尼龍比較耐磨）大齒輪：4540～50HRC數(shù)選擇

齒形角α取標(biāo)準(zhǔn)值20°傳動比i＝4按直齒輪從表中選取Aa=483，按齒輪對稱布置，速度較低，沖擊較小選取系數(shù)K=1。按表選取ψd＝0.8，則齒寬系數(shù)ψC＝0.38。按表圓整，取齒寬系數(shù)ψa＝0.35。齒數(shù)比u=i=4,許用接觸應(yīng)力ζHp＝0.9×760＝684N/mm2。小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=8.7N.m.中心距

α＝20°a≥Aa(u+1)

KT13ψu(yù)2a

18.7=483(4+1)=57mm取a=50mm

30.35468422)初步確定模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角、齒寬等幾何參數(shù)m=(0.007～0.02)a=(0.007～0.02)×50=0.35～1取m=1z1 2a由公式cos＝u)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯2250＝1＝20取z1=20,z2=i*z1=4*20=80z1=20zz2=802實(shí)際傳動比i0=z1=4齒寬b=ψaa=0.35*50=17.5mm取齒寬10mmb=10mm螺旋角β＝0°小齒輪分度圓直徑mzd1=cos=20mm大齒輪分度圓直徑1mzd2=cos=80mm7級。2因?yàn)槲覀冞@里的傳動屬于開式齒輪傳動，其主要失效形式為磨損，一般不出現(xiàn)點(diǎn)蝕，通常只按齒輪彎曲應(yīng)力強(qiáng)度校核本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯應(yīng)力強(qiáng)度校核

KFβ由表14-98，齒向載荷分配系數(shù)KHβ=1.17+0.18[1+6.7(b/d1)2]*(b/d1)2+0.47*10-3b=2.895KFβ＝(KHβ)Nh=2.25*m=2.25mm，b=10mm(b/h)2N=1b/h(b/h)2/2.25)2=110/2.25/2.25)2=0.784KFβ＝(KHβ)N=2.8950.784=2.301KFα由表14-102，齒間載荷分配系數(shù)KHα＝1.0KFα＝KHα＝1.0齒形系數(shù)

KHβ=2.895KFβ=2.301KHα＝1.0KFα＝1.0當(dāng)量齒數(shù)z1 20zzn1=cos3=cos30=202z 802zn2=cos3=cos30=80由圖4-1-38，YFα1＝2.78，YFα2＝2.17YSα由圖14-1-43，YSα1=1.55,YSα2=1.77Yβ由圖141-49，根據(jù)β、εβ得Yβ=1.0ζFεα＝1.667<2,14-1-111中方法一

zn1=20zn2=80YFα1＝2.78YFα2＝2.17YSα1=1.55YSα2=1.77Yβ=1.0本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯F tY Y YF bm

FS分度圓上名義切向力Ft=2000T1/d1=2000*8.7/20=870NF1870*2.78*1.55*1.0/(10*1)＝374.88N/mm2F2870*2.17*1.77*1.0/(10*1)＝334.16N/mm2試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)由表14-1-111，YST＝2.0壽命系數(shù)YNT取滿載工作時(shí)間t=28800h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL1=60n1t=60*4800*28800=8.3×1010NL1=60n2t=60*1200*28800=2.1×1010由表14-1-118，3106

F1＝374.88N/mm2F2＝334.16N/mm2YST＝2.0t=28800hNL1=8.3×1010NL2=2.1×1010YNT=(YNT1=(YNT2=(

NL )0.023106NL1 )0.02=0.8153106NL2 )0.02=0.838

YNT1=0.815YNT2=0.838相對齒根角敏感系數(shù)YδelT本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯齒根圓角參數(shù)SFnFqs=2 ,F用表14-1-112所列公式進(jìn)行計(jì)算。由圖14-1-38知，hfp/m=1.25ρfp/m=0.38G1=ρfp/m-hfp/m+x=0.38-1.25+0=-0.87

hfp/m=1.25ρfp/m=0.38E=h4 fp

tan Sprn cosn

sin) fpn cosn

G1=-0.87*45*tan20

0 sin

1.52= 4 cos20 cos

E=0.257＝0.2572(

E)H1=zn1

2 m 32(0.257)=20 2 1 3=-0.916 H1=-0.916 11 1 Gzn1 0.91612*＝ 20＝1.003 1=1.003本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯S G z sin( ) 3(

fp)m 3 n＝

cos m120sin(1.003) 3(

1.52

SFn1＝-2.153＝-2.15SFn1＝-2.15

cos1.003 4F1 fp

2G2m m cos(z1

cos22G)0.380.7541

2(0.87)2cos1.003*[20cos21.0032(0.87)]F1 0.7541*1＝F1 q S

YrelT＝1.0s1 2F1

=2*0.7541=-1.426計(jì)算可知:YrelT＝1.0相對齒根表面狀況系數(shù)

YRrelT

＝1.014-1-5810Rz10=12.5μm時(shí)，YRrelT＝1.0尺寸系數(shù)YX由表14-1-119的公式Y(jié)X＝1.03-0.006m=1.02410)彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)SF

YX＝1.024SF=

Y YFlim ST

YF

Y YRelT X Y Y Y Y YSF1=

FlimST TelT RelT F1本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯320*2.0*0.815*1.0*1.0*1.024= 374.88=1.425

Y Y Y Y YFlimST NTRelT XSF2= F2320*2.0*0.838*1.0*1.0*1.024= 334.16=1.643SF1SF214-1-110規(guī)定的一般可靠度時(shí)最小安全系數(shù)SFlim=1.25核算通過。根據(jù)核算，齒輪選擇合適。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯滾動軸承的選擇及計(jì)算計(jì)計(jì)計(jì)算及說明主要結(jié)果算項(xiàng)目初根據(jù)幾何安裝尺寸，查表7-2-52，選6202，軸d=15,Cr=7.65KN,6202承Dw=5.953mm,Z=8,C0r=3.72KNizD2FaFFaw0，0校Fa核查表7-2-51：e=0.19, <e,X=1,Y=0F軸PXFYFra承＝1*(147+30)/2+0＝88.5N查表7-2-8～表7-2-11，得：fd=1,fT=1,fn=0.303,fh=3.87,fm=1.5,選取軸承6202合適CfhfmfdP所以f fnTr＝3.87*1.5*1*88.50.303*1=1695.52N6202Cr=7650N>1695.52N故選取合適。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯結(jié)論儀器的優(yōu)缺點(diǎn)、及有待解決的問題作為一個(gè)測量儀器，要求的精度以及重復(fù)性是非常高的，這次設(shè)計(jì)的凸輪軸測量儀