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正文內(nèi)容

三坐標(biāo)測量機(jī)的畢業(yè)設(shè)計外文翻譯(編輯修改稿)

2025-02-14 13:27 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素:軸在機(jī)器中的安裝位置及形式;軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法;載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況;軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素較多,且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異,所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。但軸的結(jié)構(gòu)形式都必須滿足軸和裝在軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置;軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整;軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。 擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提,它決定著軸的基本形式。所謂裝配方案,就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序、和相互關(guān)系。例如圖一的裝配方案是:半聯(lián)軸器、軸承端蓋、圓螺母、套筒、成對角接觸球軸承、絲杠螺母副,依次從軸的右端向左端安裝,左端只裝軸承和端蓋。這樣就對個段軸的粗細(xì)順序作了初步安排。 軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動,軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求 者外,都必須進(jìn)行軸向和周向定位,保證其準(zhǔn)確的工作位置。1.零件的軸向定位軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證的。利用軸肩定位是最方便可靠的方法,但采用軸肩就必然使軸的直徑加大,而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。滾動軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度,以便拆卸軸承,軸肩的高度可查手冊中軸承的安裝尺寸。套筒定位結(jié)構(gòu)簡單,定位可靠,軸上不需開槽、鉆孔和切制螺紋,因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度,一般用于軸上兩個零件之間的定位。如兩零件的間距較大時,不宜采用套筒定位,以免增大套筒的質(zhì)量及材料用量。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速很高時,也不宜采用套筒定位。軸端擋圈適用于固定軸端零件,可以承受較大的軸向力。軸端擋圈可采用單螺釘固定,為了防止軸端擋圈轉(zhuǎn)動造成螺釘松脫,可加圓拄銷鎖定軸端擋圈,也可采用雙螺釘加止動墊片防松。圓螺母定位可承受大的軸向力,當(dāng)軸上零件間距較大時常采用圓螺母。圖31 軸上零件的分布 (1)主要參數(shù)確定直線工作臺面尺寸 (長寬高):100080040;縱向工作行程為150mm工作進(jìn)給速度為11500mm/min,快速進(jìn)給速度 12m/min進(jìn)給運(yùn)動的總阻力F∑工作臺質(zhì)量及工作臺重量初估直線工作臺質(zhì)量 總之量 三坐標(biāo)測量系統(tǒng)的縱向、橫向、垂直切削力(FX FY FZ=0)所以,設(shè)軸向壓力F=G(2)確定絲杠的等效負(fù)載工作負(fù)載是指機(jī)床工作時,實(shí)際作用在絲杠上的軸向壓力,它的數(shù)值可用進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計算。選用導(dǎo)軌為滾動導(dǎo)軌,而一般情況下,,則絲杠所受的最大牽引力為故其等效負(fù)載可按下式計算(估算 t1=t2 。n2=2n1)由以上確定進(jìn)給運(yùn)動的總阻力F∑=12N 先按《機(jī)械設(shè)計》中152公式初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,并根據(jù)表153取A0=125,于是:,故需同時選取聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩則: 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱直徑的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB584386或手冊,選用TL1/YLD1凸緣聯(lián)軸器其技術(shù)指標(biāo)如下和圖二所示:表32聯(lián)軸器的參數(shù)型號公稱轉(zhuǎn)矩T()許用轉(zhuǎn)速(r/min)軸孔直徑D(H7)DD1螺栓直徑ML0YL1101300062217M235圖32 聯(lián)軸器的尺寸根據(jù)半聯(lián)軸器的孔徑D=6mm,故取DIII=6mm。凸緣聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)簡單、成本低、傳遞扭矩大,用于振動很大、低速和剛性不大的軸聯(lián)接。本設(shè)計的裝配方案已在前面分析比較,現(xiàn)以用(圖31所)示的裝配方案。 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的個段直徑和長度① 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求,III段軸右端需制出一軸肩,故取IIIII段的直徑DIIIII=;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑為11mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=17m,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上故取III段的長度應(yīng)比L1略短一些,現(xiàn)取LIII=14mm。② 初步選擇滾動軸承。各種類型的軸承選用應(yīng)叢允許的空間、軸承負(fù)荷的大小和方向、高速性能、旋轉(zhuǎn)精度、剛度、振動與噪聲、軸向游動、摩擦力矩、安裝與拆卸等方面綜合考慮,全面衡量,擇優(yōu)選擇滿足設(shè)計要求的軸承類型。因軸承受軸向力的作用,故選用角接觸球軸承。成對安裝角接觸球軸承:滾子相對外圈滾道軸向移動。通過軸向預(yù)緊提高支撐剛度。參照工作要求并根據(jù)套筒和圓螺母在左端對軸承定位取DIIIIV=7mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取角接觸球軸承,其基本尺寸為dDB=8mm15mm4mm,故取DIVV=8mm,右端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得角接觸球軸承的定位軸肩高度h=,因此取DVVI=9mm。③ 。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外面與半聯(lián)軸器又端面的距離L=,為了使套筒和圓螺母的裝拆方便,故取LIIIII=。④去安裝圓螺母處的直徑DIIIIV=7mm;軸承右端采用套筒定位,為了使套筒右端面更好的對軸承進(jìn)行軸向定位,并與軸緊密接觸,故取LIVV=,取LIIIIV=。⑤ 三坐標(biāo)測量機(jī)縱向工作行程為150mm。⑥同理得出,后邊各軸的直徑和長度至此已經(jīng)初步確定了各段軸的直徑和長度。半聯(lián)軸器與軸的軸向定位采用平鍵定位。由手冊查得平鍵截面bh=28mmX6mm(GB109679),取軸的倒角為。各段軸肩處的圓角半徑見裝配圖。 絲杠螺母副的選用計算再本設(shè)計中,電機(jī)與絲杠直接相連,傳動比i=1,選擇電機(jī)Y系列異步電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速,則絲杠的導(dǎo)程為. 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速 最大進(jìn)給時,絲杠的轉(zhuǎn)速為 最慢進(jìn)給時,絲杠的轉(zhuǎn)速為 則得到絲杠的等效轉(zhuǎn)速(估計)為. 絲杠的等效負(fù)載上邊已經(jīng)闡明過了. 確定絲杠所受的最大動載荷 查表,取絲杠的工作壽命Th為15000h,同時取精度系數(shù)fa=1,負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)fw=105,溫度系數(shù)ft=,硬度系數(shù)fh=1,可靠性系數(shù)fk=;平均轉(zhuǎn)速為1000r/min。選用滑動絲杠螺母傳動,絲杠公稱直徑為,基本導(dǎo)程,絲杠螺母的接觸剛度為1692N/,螺旋升角絲杠的底徑26mm,螺母長度為210mm,取絲杠的精度等級為1級。. 臨界壓縮負(fù)荷確定絲杠螺紋部分的長度LU。LU等于工作臺的最大行程(750mm)加上螺母長度(60mm)加兩端余程(20mm)。LU為850mm。支撐跨度L1應(yīng)略大于LU,取為L1=900mm。絲杠全長為L=1000mm。臨界壓縮負(fù)荷為式中E 材料的彈性模量,;I—— 絲杠最小截面慣性矩L0——最大受壓長度,按照結(jié)構(gòu)設(shè)計取L0=1100mm;K1——安全系數(shù),一般取K1=1/3;——最大軸向工作載荷, ;——絲杠支撐方式系數(shù),查表得,則可見遠(yuǎn)大于,滿足要求. 臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)算式中 A——絲杠最小橫截面:LC——臨界轉(zhuǎn)速計算長度:取;——安全系數(shù),;——材料的密度: ——絲杠支撐方式系數(shù),查表,則可見遠(yuǎn)大于,滿足要求??紤]到本設(shè)計的絲杠較長,故采用一端固定、另一端游動的支撐方式,固定端選用成對絲杠軸承組合,額定動載荷,預(yù)緊力為2000N .計算軸承動載荷 壽命系數(shù)為: 式中 ——壽命系數(shù): ——可靠性為90%的額定壽命,取為10000h;——轉(zhuǎn)速系數(shù): ;計算轉(zhuǎn)速取最高轉(zhuǎn)速,?。? 故能滿足要求。已知:軸承的接觸剛度,絲杠螺母的接觸剛度,絲杠的最小拉壓剛度當(dāng)導(dǎo)軌運(yùn)動到兩極位置時,有最大和最小拉壓剛度,其中,L植分別為750mm和100mm。螺母座剛度。軸向拉壓總剛度為:絲杠拉壓振動的固有頻率由計算可知,絲杠拉壓振動的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1500r/min,所以能滿足要求。 絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 由《機(jī)械設(shè)計手冊》得平移物體的轉(zhuǎn)動慣量為 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量為 絲杠扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率為: 顯然,絲杠的扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1500r/min,所以,能滿足要求。3. 6傳動精度計算絲杠的拉壓剛度 由以上的各條件可知 最小機(jī)械傳動剛度為 最大機(jī)械傳動剛度 因此得到由于機(jī)械傳動裝置所引起的定位誤差為其中,F(xiàn)0為空載時導(dǎo)軌的靜摩擦力。 導(dǎo)軌的選型及計算導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。例如車床的床身導(dǎo)軌屬于進(jìn)給導(dǎo)軌,本設(shè)計的三坐標(biāo)測量機(jī)的導(dǎo)軌也屬于進(jìn)給導(dǎo)軌,進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌的動導(dǎo)軌與支撐的靜導(dǎo)軌之間的相對運(yùn)動速度較低。滾動導(dǎo)軌在兩導(dǎo)軌面間裝有球、滾子或滾針等滾動元件,具有滾動摩擦性質(zhì),廣泛的用于進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌領(lǐng)域。貼塑導(dǎo)軌也具有良好的減摩性。直線運(yùn)動滾動支撐中,滾動體作循環(huán)運(yùn)動的直線滾動導(dǎo)軌叫做直線滾動導(dǎo)軌副組件,(見下圖)。圖37 滾動導(dǎo)軌副的形狀直線滾動導(dǎo)軌副包括軌條和滑快兩部分。導(dǎo)軌通常為兩根,裝在支撐件上,見上圖。每根導(dǎo)軌條上有兩個滑塊,固定在移動件上。如移動件較長,也可以在一根導(dǎo)軌條上裝3個或3個以上滑塊。如移動件較重,也可以用3根或3根以上的導(dǎo)軌條。如果移動件的剛度較高,則少裝為好。 滾動導(dǎo)軌副的預(yù)緊直線滾動導(dǎo)軌副分為整體型直線滾動導(dǎo)軌副和分離型直線滾動導(dǎo)軌副。整體型的直線滾動導(dǎo)軌副由制造廠用選配不同直線鋼球的辦法來決定間隙或預(yù)緊??筛鶕?jù)要求的預(yù)緊定貨,不需自己調(diào)整。分離型直線滾動導(dǎo)軌副,應(yīng)由用戶根據(jù)需要。滾動導(dǎo)軌多采用潤滑脂潤滑。常用的牌號為ZL2鋰基潤滑脂(GB732487,2號)它的優(yōu)點(diǎn)是不會泄露,不需經(jīng)常加油。缺點(diǎn)是塵屑進(jìn)入后易磨損搗鬼,因此對防護(hù)要求較高。易被污染又難以防護(hù)的地方,可用潤滑油潤滑。 橫向伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算(同以上方法) 縱向、橫向的移動工作臺的裝配圖見(圖31)第4章 夾具的初步設(shè)計機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分。為保證工件某個工序的加工精度要求,必須使工件在機(jī)床相對測頭的測量運(yùn)動處于準(zhǔn)確的相對位置。當(dāng)用夾具裝夾測量某工件件時,是通過夾具來實(shí)現(xiàn)這一要求的。而要實(shí)現(xiàn)這一要求,又必須滿足三個條件:;;。這里涉及了三層關(guān)系,:零件相對夾具、夾具相對機(jī)床、零件相對機(jī)床。工件的最終精度是由零件相對機(jī)床獲得的。所以“定位:也涉三層關(guān)系:工件在夾具上的定位、夾具相對機(jī)床的定位,而工件相對于機(jī)床的定位是間接通過夾具來保證的。工件定位以后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件固定,使工件保持在準(zhǔn)確定位的位置上,否則,在加工過程中因受外界的影響而發(fā)生位置變化或引起震動,破壞原來的準(zhǔn)確定位,無法保證測量要求。這種夾緊力的裝置變是夾緊裝置。夾緊裝置的設(shè)計與計算是本章的主要內(nèi)容。1.穩(wěn)定地保證工件的測量精度2.提高機(jī)械加工的勞動強(qiáng)度3.結(jié)構(gòu)簡單,有良好的結(jié)構(gòu)工藝和勞動條件4.應(yīng)能降低工件的測量成本簡而言之,設(shè)計夾具時必須使測量精度、生產(chǎn)率,勞動條件和經(jīng)濟(jì)性等幾方面達(dá)到辨證統(tǒng)一。其中保證測量精度是基本的要求。為了提高生產(chǎn)率采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動裝置,往往會增加夾具的制造成本,但當(dāng)工件的批量增加到一定的規(guī)模時,將因單件工時下降所獲得的經(jīng)濟(jì)效率而得到補(bǔ)償,從而降低工件的制造成本。因此所設(shè)計的夾具其復(fù)雜程度和工件的效率必須使生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng),才能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。但是,任何技術(shù)措施都會遇到某些特殊的情況,設(shè)計夾具時,對質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動條件和經(jīng)濟(jì)性幾方面,有時也有側(cè)重。如對于位置精度要求很高的測量,往往著眼于測量精度。再設(shè)計過程中必須深入生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行調(diào)查研究,廣泛征求操作者的意見,吸先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)在此基礎(chǔ)上擬出初步設(shè)計方案,經(jīng)過考慮,然后定出合理的方案進(jìn)行夾具的設(shè)計。機(jī)床夾具是機(jī)械制造中一項(xiàng)重要的工藝裝備。工件再機(jī)床上測量時,為保證測量精度和提高效率,必須上工件再機(jī)床上相對測頭占有正確的位置,這個過程稱為定位。為了克服測量過程工件受到外界的作用而破壞定位,還必須對工件施加夾緊力,這個過程稱為夾緊。定位和夾緊兩個綜合稱為裝夾,完成工件裝夾的工藝裝備稱為機(jī)床夾具。機(jī)床夾具按通用化程度可分為兩大類。第一類機(jī)床夾具是由機(jī)床附件廠或?qū)iT的工具制造廠制造的。:1) 可以縮短輔助時間,提高勞動生產(chǎn)率由于采用了專門的元件使工件能迅速地妝家在夾具中,而夾具則通過定位鍵、對刀塊、導(dǎo)向套等專門裝置也能很快地妝家在機(jī)床上并調(diào)整好位置,此外還可以采用多件、多位、多快、增力、機(jī)動等夾緊裝置。2) 易于保證加工精度穩(wěn)定由于夾具在機(jī)床上的裝夾位置及工件在夾具中的裝夾位置均確定,對加工或測量一批工件來說是固定不變的,因此在加工過程中工件和測頭始終保持正確的相對工作位置,為穩(wěn)定地保證加工精度創(chuàng)造了條件。3) 可擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍,采用專門夾具可代替某種機(jī)床的作用。4) 可以減輕勞動強(qiáng)度,保證安全生產(chǎn)采用夾具后可以降低對工人技術(shù)水平的要求,使工人操作方便,生產(chǎn)安全和減輕體力勞動。1)定位元件它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸,用于確定工件在夾具中的正確位置。2) 夾緊裝置這是用于夾緊工件的裝置,在測量時使工件在夾具中保持既定位置。3)對
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