【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè)螺釘1擰緊而連成。測(cè)桿11安在測(cè)頭座7上，測(cè)頭座7的地面上有120176。均勻分布的圓柱體8（共三個(gè)）。圓柱體8與裝在下底座上的六個(gè)鋼球9倆倆相配，組成三對(duì)鋼球接觸副。測(cè)頭座7為半球形，頂部有一壓力彈簧6向下壓緊，使三對(duì)接觸副接觸。彈簧的力大小可由螺桿5調(diào)整。為防止側(cè)頭座在運(yùn)動(dòng)中繞軸向轉(zhuǎn)位，設(shè)置了2。測(cè)頭座7上的防轉(zhuǎn)槽與防轉(zhuǎn)桿之間有較大間隙，只要能防止產(chǎn)生大的扭轉(zhuǎn)錯(cuò)位即可。電路導(dǎo)線由插座4引出。電觸式測(cè)頭的工作原理相當(dāng)于零位發(fā)訊開關(guān)，當(dāng)三組接觸副均接觸時(shí)，它們將底座10上的印制線路接通，這時(shí)指示燈熄滅。當(dāng)測(cè)端12與被測(cè)件接觸時(shí)，在外力的作用下，測(cè)頭座7發(fā)生位移或偏移，此時(shí)三對(duì)鋼球接觸副會(huì)至少有一對(duì)脫離，從而發(fā)出過零信號(hào)，表明原先的通路變?yōu)槎搪?，指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)測(cè)端12與被測(cè)件脫離后，外力消失，彈簧6的力使測(cè)頭座7回到原位置。 測(cè)頭的結(jié)構(gòu)形式圖 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，由于Y軸處于垂直方向，因此對(duì)于軸需要加一個(gè)和運(yùn)動(dòng)部分的重量相同的反方向平衡力，以避免主軸自行下落破壞測(cè)頭，同時(shí)使部件沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)時(shí)輕便而平穩(wěn)，能夠叫穩(wěn)定的停止。因此，平衡機(jī)構(gòu)必須滿足不管移動(dòng)部件在何工作位置時(shí)，平衡力的大小和方向應(yīng)始終保持不變。在平衡機(jī)構(gòu)中通常有重錘平衡機(jī)構(gòu)、彈簧平衡機(jī)構(gòu)、氣壓平衡機(jī)構(gòu)和用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)平衡等方式。重錘機(jī)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但是增加了儀器的質(zhì)量和體積，同時(shí)增大了運(yùn)動(dòng)部件的慣量。考慮到以上幾點(diǎn)最終選擇了彈簧平衡機(jī)構(gòu)，因?yàn)槠湔加每臻g小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易控制雖然平衡力不完全恒定，但是在小行程的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中使用，完全符合要求。－1所示。－1 彈簧式平衡機(jī)構(gòu)4驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇計(jì)算 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是指沿三個(gè)方向（X,Y,Z）D的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本要求有傳動(dòng)平穩(wěn)、高剛度、爬行小，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)與噪聲。主要有絲杠傳動(dòng)、鋼帶傳動(dòng)、齒形帶傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)。因此，應(yīng)該根據(jù)具體情況選擇合適的驅(qū)動(dòng)方式以及電動(dòng)機(jī)。 絲杠的選擇和概述在精密傳動(dòng)機(jī)械中，絲杠傳動(dòng)（螺紋傳動(dòng)）是比較常用的一種形式。其主要作用是把螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)，在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，位移的傳動(dòng)是主要要求。在計(jì)算機(jī)的指令下，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)精確的把運(yùn)動(dòng)部件送到所需位置。從原理上看，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是根據(jù)標(biāo)尺系統(tǒng)反饋回來的信息去確定運(yùn)動(dòng)部件是否達(dá)到所需位置。一般情況下，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)誤差不會(huì)直接引起定位誤差。但是精度不高，有空程、爬行等現(xiàn)象的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)就會(huì)演唱尋覓準(zhǔn)確位置的時(shí)間，甚至造成往復(fù)搜索導(dǎo)致不能定位。當(dāng)絲杠的精度和分辨力較高時(shí)，對(duì)精確定位的實(shí)現(xiàn)是非常有利的，并且絲杠傳動(dòng)還具有自鎖性能，只要絲杠停止運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)部件不會(huì)在慣性力或者重力的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。這對(duì)z軸非常重要，即使Z軸平衡不好，也不會(huì)在自重作用下自行下垂。當(dāng)絲杠傳動(dòng)比較大時(shí)，有利于提高分辨力從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，但對(duì)快速驅(qū)動(dòng)有很大影響。在傳動(dòng)中，有大量滾珠交替參加嚙合，而這些滾珠有不可避免地有一些尺寸差異和形狀誤差，這是螺母會(huì)有一些請(qǐng)向微顫，會(huì)影響直線運(yùn)動(dòng)精度，有的可能造成運(yùn)動(dòng)干涉。當(dāng)采用浮動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，可有效避免徑向震顫對(duì)滑板的影響因此傳動(dòng)裝置可選擇為步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)上面的工作臺(tái)（裝有測(cè)頭）在滾動(dòng)直線導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)，在X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向上各裝一套，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在三個(gè)方向的測(cè)量。同時(shí)在測(cè)頭上設(shè)置旋轉(zhuǎn)裝置用以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，便于測(cè)量。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都是直線運(yùn)動(dòng)，絲杠螺母機(jī)構(gòu)是機(jī)床上最常見的一種直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)普通精度的絲杠螺母機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用在各種機(jī)床和測(cè)量?jī)x器的進(jìn)給傳動(dòng)；高精度的絲杠螺母機(jī)構(gòu)則應(yīng)用在高精度的絲杠車床、螺紋磨床等精密機(jī)床；滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)和靜壓螺母機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用在精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和測(cè)量?jī)x器上。普通絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的方式是滑動(dòng)摩擦，因此具有摩擦力高，傳動(dòng)效率低，磨損較大等一系列的缺點(diǎn)。如果用于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，雖然能滿足三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)三個(gè)坐標(biāo)方向上運(yùn)動(dòng)能精確的相互配合以及無間隙或間隙很小的要求，但是動(dòng)作靈敏性差、精度得不到保證，摩擦力增大，運(yùn)動(dòng)不靈敏，不能滿足要求。所以，要選用滾珠絲杠副。與滑動(dòng)絲杠副相比，滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1) 傳動(dòng)效率高。由于滾動(dòng)摩擦具有較小的摩擦，因此其傳動(dòng)效率高，一般可以達(dá)到90%以上是普通滑動(dòng)絲杠副效率的三倍左右。用較小的扭矩就能獲得較大的軸向推力。但是由于其摩擦力比較小，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)不能自鎖。這種機(jī)構(gòu)不僅將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，還可以將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)上的可逆性是滾珠絲杠副所獨(dú)有的。(2) 動(dòng)作靈敏。滾動(dòng)摩擦的摩擦阻力很小，所以滾珠絲杠副的動(dòng)作很靈敏，用較小的力矩就可以啟動(dòng)，而且在速度很低的情況下，人可以獲得均勻的速度，有利于克服爬行現(xiàn)象，因此，特別適用于位移很低的傳動(dòng)，(3) 無間隙傳動(dòng)。在絲杠上用兩個(gè)滾珠螺母可以調(diào)整到完全消除軸向間隙，而且還可以加一定的預(yù)緊力來提高軸向剛度，在無間隙和過盈的情況下，因此適用于精確位移傳動(dòng)。(4) 磨損小、精度保持性好。滾動(dòng)摩擦要比滑動(dòng)摩擦磨損小得多，而且滾珠、絲杠和螺母的螺旋槽表面都是淬硬的，故在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中仍能保持較好的精度。 滾珠絲杠副的選擇與計(jì)算確定導(dǎo)程電機(jī)通過傳動(dòng)帶連接絲杠，其傳動(dòng)比為i=1 取 （）計(jì)算絲杠各級(jí)轉(zhuǎn)速及絲杠軸向負(fù)荷已知數(shù)據(jù)， （）代入數(shù)據(jù)， 求滾珠絲杠的當(dāng)量載荷及當(dāng)量轉(zhuǎn)速，滾珠絲杠副在轉(zhuǎn)速，……,條件下工作時(shí)間分別是，,……,，受到的載荷為,……,.當(dāng)量載荷 （）當(dāng)量轉(zhuǎn)速 （）計(jì)算額定載荷下限值軸向基本額定壽命：為一組相同參數(shù)的滾珠絲杠副，在相同的條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)，90%的滾珠絲杠副的螺紋滾道表面或鋼球的表面不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前所能承受的最大載荷。 最大軸向載荷為滾珠絲杠副在當(dāng)量載荷及當(dāng)量轉(zhuǎn)速條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到預(yù)期壽命時(shí)所能承受的最大軸向載荷。設(shè)計(jì)選用滾珠絲杠時(shí)根據(jù)機(jī)床定位要求，預(yù)選精度等級(jí)為2級(jí)，4取載荷系數(shù)=，=1 精度等級(jí)系數(shù)精度等級(jí)5710 負(fù)載性質(zhì)系數(shù)負(fù)荷性質(zhì)平穩(wěn)沖擊振動(dòng)1~~~2額定載荷下限值： （）式中，預(yù)期運(yùn)行時(shí)間（h），—4 工作時(shí)間機(jī)床20000小時(shí)生產(chǎn)機(jī)械10000小時(shí)自動(dòng)化設(shè)備15000小時(shí)測(cè)試儀器15000小時(shí)估算絲杠最小底徑符號(hào)意義及用處b1絲杠螺紋左端到左軸承的距離b2絲杠螺紋右端到右軸承的距離Le余程La安全行程 La=(1~2)PhLx機(jī)械最大行程Lx螺母長(zhǎng)度L1絲杠螺紋長(zhǎng)度L1=2Le+2La+Lx+LnLu有效行程Lu=L12Le左右端軸承之間的距離=L1+b1+b2L21~3種情況計(jì)算用長(zhǎng)度L2=b1+Le+La+Ln/2L31~3種情況計(jì)算及Pc用長(zhǎng)度L3=L2+LxL41~3種情況計(jì)算用長(zhǎng)度L4=LzL2L5第四種情況計(jì)算K、Pc、用長(zhǎng)度L5=b+Le+La+Lx+Ln/2絲杠采用支承—支承安裝方式，估計(jì)允許的滾珠絲杠的最大彈性模量 ，按失動(dòng)量的算 （）失動(dòng)量。根據(jù)絲杠的安裝方式來估計(jì)絲杠最小底徑 （） 式中,失動(dòng)量（）；兩端固定支撐的距離（mm）；檢測(cè)位置精度空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作用在滾珠絲杠副上的軸向載荷（N）；機(jī)械最大行程。選擇滾珠絲杠的型號(hào)規(guī)格根據(jù)上面程序已計(jì)算出的值選擇滾珠絲杠副的型號(hào)規(guī)格。注意從樣本中所選的滾珠絲杠副的，的下限值不宜過大，否則會(huì)使?jié)L珠絲杠副的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，驅(qū)動(dòng)力矩增大，結(jié)構(gòu)尺寸偏大，造成制造成本增高。根據(jù) , ,選擇內(nèi)循環(huán)反相器雙螺母墊片預(yù)緊的滾珠絲杠 ，型號(hào)為GD3205—3—P2,，＞=。計(jì)算滾珠絲杠的值 （）滿足要求。確定預(yù)緊力預(yù)緊滾珠絲杠副的軸向接觸剛度隨著預(yù)緊力的增大而增大，在滾珠絲杠副承受最大軸向載荷3的范圍內(nèi)是一常數(shù)，但預(yù)緊力太大。會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱量的增大，壽命減小。所以預(yù)緊力按照下列要求選取 （）確定行程補(bǔ)償量C和預(yù)拉伸力取 （）式中，機(jī)械最大行程； 螺母的長(zhǎng)度；熱膨脹系數(shù) ?。ǎ?；溫升；安全行程 。預(yù)拉伸力 （）式中，E彈性模量（）。絲杠底徑（mm）計(jì)算軸承載荷，確定軸承型號(hào)規(guī)格（1）選軸承型號(hào)因滾珠絲杠安裝方式為：固定固定，選背對(duì)背角接觸軸承（2）確定軸承內(nèi)徑，確定軸承型號(hào)規(guī)格內(nèi)徑應(yīng)略小于絲杠外徑，取，型號(hào)規(guī)格為7002C。1滾珠絲杠主要參數(shù)最大行程：Lx=800mm 余程：Le=200mm安全行程：La=Ph=800mm 螺母長(zhǎng)度：=85mm由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得：b1=55mm b2=20mm 螺紋長(zhǎng)度：L1=1110mm 兩支撐軸承間距：=1250mm 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)的精度就取決于組成進(jìn)給系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的精度由下列幾部分誤差組成:滾珠絲杠副制造的誤差和由于載荷與溫度變化的作用產(chǎn)生的絲杠、螺母、軸承、及伺服系統(tǒng)的誤差。滾珠絲杠副制造誤差由所選絲杠副精度決定。（1）絲杠的拉伸或壓縮變形量在軸向載荷作用下，絲杠在軸線方向上被拉伸或壓縮，變形量的大小與支承方式和螺母工作位置有關(guān)選用的滾珠絲杠為兩端固定式根據(jù)材料力學(xué)求解超靜定計(jì)算式，可以得到最大變形量為=FL/4EA （）式中F軸向工作載荷（N）；E彈性模量，；A絲杠的截面積（按內(nèi)徑算），mm；L絲杠制成件的受力長(zhǎng)度。把F=262N，A==2497 mm，L=712mm代入得：=2622497=（2）絲杠扭轉(zhuǎn)變形所產(chǎn)生的軸向變形量絲杠受扭矩作用而引起導(dǎo)程發(fā)生變化，一個(gè)導(dǎo)程的變化量： （）式中Ph絲杠的導(dǎo)程（mm）；扭矩作用下絲杠每一導(dǎo)程長(zhǎng)度兩截面上的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角（rad）根據(jù)材料力學(xué)計(jì)算，扭轉(zhuǎn)角。M絲杠的驅(qū)動(dòng)扭矩（）。G剪切彈性模量，取G=。J絲杠截面極慣性矩（mm）.絲杠的驅(qū)動(dòng)扭矩：M= （）式中傳動(dòng)效率，則 M==每一導(dǎo)程長(zhǎng)度兩截面上相對(duì)扭轉(zhuǎn)角：=則== （3）絲杠自重彎曲所引起的軸向變形量絲杠雖然采用兩端固定，預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)，但由于絲杠自重，軸線發(fā)生彎曲變形，即簡(jiǎn)支端從B點(diǎn)水平移動(dòng)很小的距離到達(dá)c點(diǎn)處，其位移量等于絲杠的初始支承長(zhǎng)度L與彎曲后絲杠的Ac之差。根據(jù)材料力學(xué)超靜定結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，可得出絲杠自重彎曲變形所引起的軸向變形量:=