测控技术及仪器专业 专业综合课程设计
3.2.2 X轴方向误差信号的传递
齿形误差是由十字片簧和杠杆将传递给电感测头，由电感测微仪将位移信号转换成电信号。片簧与柱销构成换向机构，用于测量左右齿面。预紧弹簧是为了保证电感测头工作的测量力范围，限位装置是为了防止可能因操作不当或震动等造成杠杆位移过大而使十字片簧机构受到损坏。因为为接触式测量，需考虑测量头的应力变形，并给予适当的补偿。
3.2.3测量头Y方向的运动
系统的主要运动是Y方向的导向运动，采用双V型密珠滚动导轨。误差信号传递机构安装在双V型密珠导轨副的动导轨上，导轨的运动靠步进电机控制滚珠丝杆导轨驱动，并利用长光栅位移传感器检测其运动量。因此涉及到步进电机的选择和导轨的选择，步进电机主要考虑到步进角和转矩，丝杆导轨考虑与步进电机的选择匹配。 3.3直线导轨及驱动系统设计
3.3.1直线导轨设计
由于导轨的基本功用是传递精密直线运动，因此导向精度是其最重要的要求，运动的平稳性和灵活性以及导轨的刚度，导轨的寿命和良好的工艺性也是导轨设计要考虑的重要内容。
导向精度是导轨的主要要求技术指标。导向精度是指导轨副中运动件沿给定方向作直线或旋转运动的准确度。运动件实际运动方向对给定方向的偏差越小，说明导轨精度越高。所以导轨精度首先是指运动件运动的直线性，其次是与其他有关基准相互位置的确定性。而对于导轨的直线度，它取决于导轨面的几何精度，接触精度，导轨和基座的刚度，导轨的油膜刚度及基座的热变形等。
3.3.2双V导轨的角度
V导轨角度一般取90度角，因为刮研导轨的方行研具，刚度大，制造和检修方便。 取小于90度角可以提高导向性，但少量磨损会急剧降低两对导轨副的登高精度，过小还会使工作台移动使有锲紧作用，增大摩擦力。
取大于90度角可以增加承载面积，减小比压，但导向性差。 综合考虑导向精度，以及制造、检修等因素取角度为90度。 3.3.3运动导轨和固定导轨的长度
根据误差传递系统和光栅位移传感器的宽，取B=170mm，厚度取H=30mm。 滚动体的大小和数量应根据单位接触面积上的容许压力计算确定。在结构允许的条件下，应优先选用直径较大的滚珠。增大滚动体的直径可以提高导轨的承载能力。对于滚珠导轨，其承载能力与滚珠数目z以及滚珠的直径的平方成正比。取滚珠的直径d?2mm。
设在导轨的纵截面的所有滚珠为一个滚动体，每个滚动体有12个滚珠。取滚动体之间的节距30mm，滚动体在极端位置的余量10mm，则滚动体的数目：
290?2?10m?12??12?9?108。
303.3.4动螺旋传动工作原理
通过之前的一些精度的要求，我们选择滚珠丝杆副精度等级为3。 精度主要指标是：行程偏差，丝杆跳动和位置公差。 查机械手册得到滚珠丝杆副的有效行程内的行程偏差。
26
测控技术及仪器专业 专业综合课程设计
滚动丝杆螺旋副的固定方式及轴承的选择
由于滚动丝杆螺旋副的安装方式是一端固定，一端悬浮，所以固定端选用角接触球轴承。角接触球轴承是一种轴向刚度大，安装方式简单，不需要预载，调整磨檫力矩小的优秀轴承。
本次设计选用上海上银公司R14-2.54T3-FSI 型号的滚珠丝杆副。具体参数如下图：
图 3.5 滚珠丝杠副示意图
3.3.5滚珠丝杆支撑座的选择
本次设计选择上海上银公司的滚珠丝杆支撑座BK方形固定侧-BK10 接触强度的计算：
滚动导轨接触强度主要是计算每个滚动体承受的最大压力PMAX是否超过导轨材料接触强度所允许的最大压力PA。
pmax?psmaxtB (3-1)
对于滚珠导轨
Pa??kd2? (3-2)
psmax为计算滑动导轨时的最大比压（MPa），取7N/cm2。
（MPa），对于淬火导轨60HRC，采用滚珠是?k为15~20 ?k为滚动体的许用应力
Mpa，取?k=15 Mpa，?为导轨材料的硬度系数，取?=1，代入式子
pmax?psmaxtB?7N/cm2?30mm?130mm?273N
Pa??kd2?= 1.5Mpa ?4mm2?1?600N
故Pmax?Pa ，则强度符合要求。 导轨的运动精度和综合精度设计为4级。 3.3.6联轴器设计
本次设计选择：腾荣机械公司的 ZL1 型弹性柱销齿式联轴器
27
测控技术及仪器专业 专业综合课程设计
表 3.2 联轴器参数
型号
公称转矩许用转速轴孔直径 Tn/N*m r/min d1,d2,dz 100
4000
12-24
轴孔长度 D
Y,J1 L,L1
ZL1
27-52
76 42 2.5 0.0004 0.86
B
S
转动质惯量 量
3.3.7电机的选择
根据设计要求，我们选择85BYGH450A - 04步进电机。其较小的造型能节约空间，
满足需求。其安装尺寸如下图。
图 3.8 电机外形尺寸图
3.4 齿面误差传递机构原理与设计
3.4.1总体说明
为了确定齿形误差，必须确定齿轮的工作部分即所谓的测量长度：测量长度的确定，对正确评定齿轮质量是很重要的，测量长度选的过长或者过短会给齿形测量带来不利的影响。选的过长会把合格品当成废品，选的过短，就有可能把废品当成合格品，从而影响齿轮的使用质量。
3.4.2 测头与测杆的设计
由于测量机构的测量精度高（IT4及以下），所以测量头的直径应尽可能小，设计选用测量头直径为??3mm，测杆直径为??2.5mm。被测齿轮模数m=10，齿数z=90，分度圆压力角??20?，?b?0?，侧头从基圆开始测量，有效齿形误差的起点（按齿条齿合计算）：
a'?(mz/2)tan??m/sin??m(0.182z?2.924)?10?(0.182?90?2.924)?134.56 (3-3) 起测长度：
28
测控技术及仪器专业 专业综合课程设计
a?a'?1.5?149.56mm (3-4)
齿顶圆半径：
ra?0.5(d?2ha)?0.5?10?(90?2)?460mm (3-5)
基圆半径：
rb?0.5mzcos20?0.5?10?90?cos20?422.86mm (3-6)
侧头的测量长度：
b?ra?rb?460?422.86?37.14 (3-7)
测杆的长度：
l?b?37.14 (3-8)
考虑定位导轨的厚度，以及兼顾仪器通用性，测量更大模数齿轮的需要，取测杆伸出长度为
l?60mm (3-9)
测杆与杠杆的固定选用GB/T 6170 M3型螺母（厚度m=2mm），GB/T 97.1—2002.M 3 型
垫圈（厚度h=0.5mm）紧固。
故测杆的总长度为：
L?l?m?h?? (3-10)
图3.9测杆设计图
取L=70mm，其中，m—螺母垫圈的厚度，?—杠杆的厚度，h—垫圈的厚度。 测头测端与被测件之间由于测量力引起的接触变形对瞄准精度影响很大，其大小根据接触情况可按公式进行理论计算：
P2112??0.763（+） (3-11)
RE1E2
29
测控技术及仪器专业 专业综合课程设计
式中，P为测量力，R为测量球半径；E1、E2为测头与齿轮材料的弹性模量。 由上述分析计算可知，为了提高瞄准精度，减小接触变形，必须减小测量力。一般要求测量力不应大于0.02N，高精度测量应控制在几十克力之内。接触变形在一定的测量条件下对测量误差影响很小。
本次设计精度要求测量头变形量不大于0.5um，则测头处的最大测量力约为0.02N，
?0.0995?m，选用的弹簧弹性系数为2.01?105N/m，由于弹簧的弹性特性f?k?，得?MXA又杠杆机构的杠杆比为3.151，则测头处的偏移误差?3最大约为0.2151?m。
由测头接触变形分析可知，为了减少测头接触变形，应选择弹性模量E较大的材料，本次设计测头测杆选用奥氏体不锈钢18Cr-8Ni-N-0.02C。
由于为精密仪器测量端，故选择其制造精度等级为3级。 3.4.3杠杆的设计
由于齿形误差较小，找到微小的力传感器较难且价格敖贵，又加上直接测量产生的误差很大，影响测量精度，所以通过杠杆把齿形误差放大，然后再由传感器测量。 考虑装配，取L3?90mm L4?85mm L6?15mm ，由图所示。
S1?L4??L3?L6?1/2*L5?sin45??L5sin45??142.0330mm (3-12)
?L?6 S2?L145 m (3-13)
?1 i?S2/S取b=12mm ，h=8mm
3. 1 (3-14)
杠杆的制造精度选为4级。
考虑到本次设计中杠杆传递的是微小位移，其受力很小，因此材料可选择灰铸铁HT300。其成本低，铸造性好，可制成形状较复杂的零件，但不宜承受较大冲击的载荷。
本设计中限位机构位于测杆上，其主要结构是中间一空隙，在两侧有一挡板限制运动超出设定的范围，作用是限制杠杆的运动范围，从而保证杠杆的运动范围在选用的电感位移传感器的测量范围之内，保证了测量不会对仪器造成伤害，提高了整机的安全性。
已知电感位移传感器的测量范围为s=3mm，据设计的杠杆各部分的长度和限位机构的位置，可分析得：
??? 12 3x? (3-15)A2A1据（3-58）可得在现在槽两侧的空隙大小必须小于，取其为1.3947mm。则限位槽宽度为:
L?1.3947?2?10?12.8
取
L?12mm (3-16)
3.4.4限位机构的固定
限位槽与保持架用两颗开槽圆柱头螺钉打印输出键盘控制CRT显示PCI总线A/D转换控制总线驱动电机控制采样控制地址译码单元 M3?6紧固。
3.4.5驱动丝杆设计要求
驱动丝杆是一个螺旋传动装置，要求有合适的运动精度和传动效率，运行平稳，承
30
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库大型齿轮渐开线齿形误差在位测量仪(软件组)(终极版)(王代华死亡(6)在线全文阅读。
相关推荐：