【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 也 可 精確測(cè) 量 沿層深 應(yīng)力的 變化 ，但此時(shí)的測(cè)量已經(jīng) 屬于有損的了 ， 需 對(duì)材料進(jìn)行剝除 ， 以便進(jìn)行 逐層測(cè)定。 ]1[ X 射線衍射殘余應(yīng)力測(cè)試的基本原理 X射線衍射法殘余應(yīng)力 測(cè)試 的基本原理是以 所 測(cè) 得的 衍射線位移作為 初始 數(shù)據(jù) ， 我們測(cè)得結(jié)果實(shí)際為 殘余應(yīng)變 量 ， 而殘余應(yīng)力是 通過 代入 殘余應(yīng)變 量由 虎克定律 計(jì)算 出來 的 。 其 原理為 ： 當(dāng) 樣品內(nèi)部 存在殘余應(yīng)力 之時(shí) ， 晶面 的 間距將 產(chǎn)生變化 ， 進(jìn)行 布拉格衍射時(shí) ， 所 得到 的衍射峰 將 相應(yīng)的 移動(dòng) ， 而且 其所 移動(dòng) 的 距離與應(yīng)力大小 直接 相關(guān) 。由 波長(zhǎng)為 ? 的 X射線 ， 以不同的入射角 ? 先后數(shù)次 照射到 樣品 上 ， 測(cè) 得 對(duì)應(yīng) 的衍射角2? ， 求出 2? 關(guān)于 ?2sin 的斜率 M， 便可 計(jì) 算出 其 內(nèi)應(yīng)力 ?? ，其原理如圖 11所示 圖 11 X 射線衍射原理圖 X射線衍射法一般 為 測(cè) 量樣品 表面某一方向上的內(nèi)應(yīng)力 ,因 此需 運(yùn)用材料 力學(xué) 的方法 求出 ?? 。 由于 X射線對(duì) 樣品 穿 透 能力 并不強(qiáng) ， 對(duì)高強(qiáng)度鋁合金 來說其穿透深度 不會(huì) 超過 60 m? ， 故 只能 用來 探測(cè)鋁合金 樣品 表面 的 殘余 應(yīng)力 ， 由材料力學(xué)知識(shí) 可知 ，樣品 表面 殘余 應(yīng)力分布可視 作 二維平面 內(nèi) 的 應(yīng)力狀態(tài) ， 其垂直 方向樣品 方向 的主應(yīng)力03?? ， 因此 ， 可求得與 樣品 表面法向成 ? 角的應(yīng)變 ?? 為： )(s in1212 ????? ?? ???? EvE v （ 1 1） 式中 ： 1? 、 2? 為 樣品 表面的主應(yīng)力 ， E、 v是 樣品 的彈性模量和泊松比 。 ?? 值 由 衍射晶面 的間距 相對(duì)變化 引起 ， 且 可通過 衍射峰的位移 計(jì)算 得到 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 )(c o t00 ???? ?? ????? dd （ 1 2） 式中 0? 為 在沒有 應(yīng)力 狀態(tài)下樣品 衍射峰的布拉格角 ， ?? 為有應(yīng)力 狀態(tài)下樣品衍射峰 的布拉格角 。 將式 （ 11） 代入式 （ 12） 并求偏導(dǎo) ， 得 ?? =180co t)1(2 0 ??vE?? )(sin )2( 2???? （ 1 3） 令 K=180co t)1(2 0 ??vE??,M=)(sin )2( 2????,則有 ?? = MK? 。 式中 ， K是由樣品的材質(zhì)以及衍射面所選定 HKL決定， 若前述樣品材質(zhì)及所選定 HKL不變時(shí)， K為定值 ,稱為應(yīng)力系數(shù) 。 M為 2? 對(duì) ?2sin 的斜率， 如果衍射面相同，那么選定 一組 ? 值 ， 測(cè)量 其對(duì)應(yīng) 的 ??)2( 并 作 出 ??)2( ?2sin 圖 ， 采用 最小二乘法 計(jì)算出 斜率 M,從而得到 應(yīng)力 ?? ,? 是試樣平面內(nèi)選定主應(yīng)力方向后 所 測(cè)得的 主應(yīng)力 和應(yīng)力 方向的夾角 。 ]2[ . 本文的主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線 我國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有 X射線衍射 測(cè)量 殘余應(yīng)力 機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)或半手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，定位精度不高，對(duì)于普通合金表面殘余應(yīng)力測(cè)試尚能滿足需求，但在航空航天等高精密儀器制造過程中，需要精確定位來測(cè)量金屬表面殘余應(yīng)力，傳統(tǒng)測(cè)量裝置便不能滿足要求?；谏鲜銮闆r，本課題著重設(shè)計(jì) X射線衍射殘余應(yīng)力測(cè) 試四自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu) ，以求解決此方面的問題。 本論文以滿足 X射線衍射殘余應(yīng)力測(cè)試四自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為核心問題展開研究 ， 重點(diǎn)進(jìn)行以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)與論述。 四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案的擬定 查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，收集國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品布局形式，運(yùn)用 Pro/E 三維仿真手段，構(gòu)造可能的幾種平臺(tái)總體模型。綜合分析 四自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 所需滿足的傳動(dòng)要求及精度，考慮加工及裝配難度，選取切實(shí)可行的方案。 四自由度平臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)的理論計(jì)算 重點(diǎn)進(jìn)行三向進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、校核以及 Z 向絲杠彎曲撓度， X、 Y 向?qū)к墢澢鷵隙鹊睦碚撚?jì)算 。在計(jì)算過程中確定傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中比較重要的尺寸參數(shù)。 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 四自由度平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)原理性設(shè)計(jì) 重點(diǎn)進(jìn)行四自由度平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)各方向預(yù)拉伸力、預(yù)緊力的施加方式，滾珠絲杠副間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。綜合分析提高其傳動(dòng)性能結(jié)構(gòu)的措施，以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)。 平臺(tái)三維布局及造型輔助設(shè)計(jì) 運(yùn)用計(jì)算機(jī)三維建模設(shè)計(jì)手段進(jìn)行平臺(tái)總體仿真設(shè)計(jì)，細(xì)化仿真平臺(tái)每一零部件并進(jìn)行裝配，在裝配過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤并改正，后期運(yùn)用三維軟件進(jìn)行外觀優(yōu)化設(shè)計(jì)以達(dá)到合理美觀的要求。 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 第 二 章 四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案的擬定 對(duì)于此四 自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)，需實(shí)現(xiàn) X、 Y、 Z 方向平動(dòng)和 Z 向轉(zhuǎn)動(dòng) 。臥式機(jī)床設(shè)計(jì)也需實(shí)現(xiàn)三向進(jìn)給傳動(dòng)， 且其傳動(dòng)過程與四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)有相似之處，故在設(shè)計(jì)過程中 可參考其結(jié)構(gòu)，并結(jié)合四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)實(shí)際要求做進(jìn)一步設(shè)計(jì)。對(duì)于三向進(jìn)給機(jī)床與四自由度平臺(tái)的 主要 區(qū)別分析如下： 1) 三向進(jìn)給機(jī)床不需要實(shí)現(xiàn) Z 方向轉(zhuǎn)動(dòng) ，而四自由度平臺(tái)需考慮 Z 向轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)及其位置安裝方面設(shè)計(jì)問題 。 2) 機(jī)床需切削加工零件，軸向受力較大，而四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)只需實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)需求，所受軸向力、扭矩較小，所需功率也較小。 3) 機(jī)床 Z 向安裝可采用兩端固定的方式，但對(duì)于四自由度平臺(tái) ，由 于平臺(tái)上需放置 Xray 殘余應(yīng)力 測(cè)量?jī)x器，故 Z 向只能采用一端固定一端自由的安裝方式，由此衍生出 Z 向彎矩、撓度等問題需解決。 4) 四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)定位精度較高，對(duì)于大部分機(jī)床其設(shè)計(jì)沒有如此高的精度要求。 綜上所述，對(duì)于三向進(jìn)給機(jī)床，其在 X、 Y向傳動(dòng)進(jìn)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于本課題有一定參考價(jià)值，而對(duì)于 Z 方向的設(shè)計(jì) 參考價(jià)值不大。 . X、 Y方向傳動(dòng)進(jìn)給結(jié)構(gòu)的擬定 X、 Y方向可參考三向進(jìn)給機(jī)床采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu) 將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng) ，同時(shí)滾珠絲杠還 兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn) 。在此結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)軌承受 Xray殘余應(yīng)力分析 儀器的重 量，滾珠絲杠副傳動(dòng)只需克服摩擦力即可。由于滾珠絲杠結(jié)構(gòu)較為成熟，此處不再贅述。 . Z方向幾種方案可行性分析及選定 平臺(tái)的 Z方向?yàn)榇怪边M(jìn)給方向， 由于 Z軸上方要安裝平臺(tái)放置 Xray殘余應(yīng)力分析 儀器，故只能采用一端固定一端自由的安裝方式 ，而對(duì)于這種方式并沒有辦法安裝導(dǎo)軌，故 Z軸將承受整個(gè)平臺(tái)的重量。 且 當(dāng)儀器由于 X、 Y方向平移不在 Z軸正上方時(shí)，對(duì) Z軸強(qiáng)度要求較高。經(jīng)過查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，收集整理后提出以下幾種解決方案進(jìn)行可行中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 性分析。 液壓傳動(dòng)可行性分析 液壓傳動(dòng)可以承受較大平臺(tái)重量， 對(duì)于本課題的儀器重量完全可以承 受，但其定位精度能否達(dá)到微米級(jí)呢？ 影響液壓傳動(dòng)定位精度的因素主要有液壓傳動(dòng)的移動(dòng)速度和電液控制系統(tǒng)的響應(yīng)滯后時(shí)間，理論上，兩者的乘積即為定位誤差。 但 在實(shí)際控制過程中 ,因電磁閥的機(jī)械滯后、液壓缸運(yùn)動(dòng)慣性等原因也會(huì)引起定位誤差 ,這可以通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來解決 。 液壓缸 活塞的最低移動(dòng)速度 minv 受活塞及活塞桿運(yùn)動(dòng)摩擦，以及缸筒、活塞桿等加工精度的制約而不宜太低，否則活塞桿在運(yùn)動(dòng)中可能產(chǎn)生爬行（不均勻運(yùn)動(dòng)）。一般?minv ~。 。 對(duì)于電液控制系統(tǒng)，響應(yīng)滯后的主要因素有 3個(gè)： 輸入濾波器響應(yīng)時(shí)間、輸出繼電器響應(yīng)時(shí)間、程序執(zhí)行掃描時(shí)間 。 查閱相關(guān)資料，液壓傳動(dòng)的定位精度在 20xx年已經(jīng)可以達(dá)到 。 ]6[ 隨著科學(xué)技術(shù)日益進(jìn)步，電液控制系統(tǒng)的滯后時(shí)間進(jìn)一步縮短，液壓傳動(dòng)的最低速度進(jìn)一步降低，使液壓傳動(dòng)的 定位精度大幅度提高，已經(jīng)可以達(dá)到本課題所要求的微米級(jí)精度 ，可滿足方案設(shè)計(jì)要求，但因我們?cè)O(shè)計(jì)的四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)為便攜式，若在此平臺(tái)中增加液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)體積將會(huì)增大，且不易于攜帶，故此方案并不理想 。 傳統(tǒng)滾珠絲杠可行性分析 由于 本課題 X射線衍射測(cè)量殘余應(yīng)力機(jī)器體積較小，重量 僅有幾十千克 ， 經(jīng)過計(jì)算，對(duì)于傳統(tǒng)滾珠絲杠， 在采用較大直徑的情況下， 也能 勉強(qiáng) 滿足 Z方向傳動(dòng)進(jìn)給要求，但此時(shí)滾珠絲杠直徑已經(jīng)較 大 ， 相應(yīng)的四自由度平臺(tái) 體積 也 較大。 若此 X射線衍射測(cè)量殘余應(yīng)力機(jī)器重量進(jìn)一步增 加 ，傳統(tǒng)滾珠絲杠則無法滿足傳動(dòng)進(jìn)給要求， 由于初步方案選定時(shí)計(jì)算結(jié)果并不一定準(zhǔn)確且所考慮因素較多，故對(duì)于 測(cè)量殘余應(yīng)力機(jī)器重量 進(jìn)一步增加的情況也作了進(jìn)一步分析。 對(duì)于 X射線衍射測(cè)量殘余應(yīng)力機(jī)器重量 進(jìn)一步增大的情況經(jīng)查閱資料分析思考，能否 采 用 幾根滾珠絲杠并聯(lián)的形式？ 對(duì)于幾根滾珠絲杠并聯(lián)的形式， 電機(jī)通過同步帶輪傳動(dòng) ，使三根滾珠絲杠同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng) 。因?yàn)?此平臺(tái) 定位精度要求達(dá)到 微米 級(jí)，所以必須保證三根滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng) 形式 完全相同，尤其是滾珠絲杠停止轉(zhuǎn)動(dòng)以及方向改變時(shí)， 而這對(duì)于加工及安裝精度要求過高，在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下很難達(dá)到，而且此種設(shè)計(jì)同樣也會(huì)導(dǎo)致平臺(tái)體積增大。綜上中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 所述若采用此方案，尤其是單根滾珠絲杠副支承的形式，不符合機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原則，且無創(chuàng)新性可言。 故在指導(dǎo)老師的建議下，放棄此方案。 行星滾柱絲杠可行性分析 行星滾柱絲杠是一種將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn) 動(dòng)的機(jī)械裝置。與梯形絲杠、滾珠絲杠的傳動(dòng)方式有點(diǎn)相近，但不同點(diǎn)則是：行星絲杠能夠在極其艱苦的工作環(huán)境下承受重載上千個(gè)小時(shí)，這樣就使得行星絲杠成為要求連續(xù)工作制應(yīng)用場(chǎng)合的理想選擇。 行星滾柱絲杠載荷傳遞元件為螺紋滾柱，是典型的線接觸；而滾珠絲杠載荷傳遞元件為滾珠，是點(diǎn)接觸。主要優(yōu)勢(shì)是有眾多的接觸點(diǎn)來支撐負(fù)載。螺紋滾柱替代滾珠將使負(fù)載通過眾多接觸點(diǎn)迅速釋放，從而能有更高的抗沖能力。 行星滾柱絲杠的傳動(dòng)力的方式是與眾不同的，在主螺紋絲杠周圍，行星布置安裝了 68個(gè)螺紋滾柱絲杠，這樣將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為絲杠或螺母的 直線運(yùn)動(dòng)。 圖 21 行星滾柱絲杠 行星滾柱絲杠與液壓缸 /氣缸的性能對(duì)比： 在那種需要較高承載力，或高速度的應(yīng)用場(chǎng)合中，比起液壓缸、氣缸，行星絲杠電動(dòng)推桿 是 更加理 想的一種選擇。行星絲杠配置簡(jiǎn)單單一的控制系統(tǒng)，便帶來了無與倫比的優(yōu)越性。并不需要諸如閥門、泵、過濾器、傳感器等復(fù)雜的配套系統(tǒng)。 行星滾柱絲杠 體積小，工作壽命長(zhǎng)，日常無需維護(hù)，不存在液壓缸的液體滲漏情況，噪音顯著 減小 行星滾柱絲杠與滾珠絲杠的性能對(duì)比： 負(fù)載與硬度：行星滾柱絲杠為受力多線接觸，而滾珠絲杠為受力多點(diǎn)接觸。接觸面的增加，行星滾柱絲杠的承載能力和剛性將大大提高。在實(shí)際的應(yīng)用中，對(duì)于相同的負(fù)載，選擇 行星滾柱絲杠 將節(jié)約 2/3的空間。 運(yùn)行壽命： 行星滾柱絲杠與滾珠絲杠都適用于赫茲 Hertz定律 ， 由赫茲 Hertz壓力中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 定律，我們可以得出：行星滾柱絲杠能承受的靜載為滾珠絲杠的 3 倍，壽命為滾珠絲杠的 15 倍。 。 超高速度：普通的滾珠絲杠為了避免滾珠之間相互碰撞，因而輸入速度不超過20xxrpm；而行星滾柱絲杠的行星絲杠均布固定在主絲杠的四周，故可以運(yùn)行在 5000rpm或更高的轉(zhuǎn)速下，最高速度可至 20xxmm/s. 通過行星滾柱絲杠和液壓缸、滾珠絲杠性能的對(duì)比，我們可以得出行星滾柱絲杠的諸多優(yōu)越性。行星滾柱絲杠完全能夠達(dá)到此四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)的精度要求，軸向也完全可以承受平臺(tái)的重量，且具有一定的創(chuàng)新性。 基于 上述理由， Z方 向采用行星滾柱絲杠實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 . Z方向轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的擬定 平臺(tái) Z方向轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，對(duì)于此四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)，其 Z向裝動(dòng)結(jié)構(gòu) 既受向下軸向力又受傾覆力矩 。 查閱相關(guān)資料 ， 可采用相對(duì)安裝的一對(duì)圓錐滾子軸承構(gòu)成的回轉(zhuǎn)支承，作為滾動(dòng)回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌使用。 但由于此平臺(tái)精度要求較高，故 要求其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件在徑向的擺動(dòng)量和軸向的竄動(dòng)量不得超過一定值，即對(duì)徑向和軸向有精度要求。 . 四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)初始參數(shù)擬定 根據(jù) X射線衍射測(cè)量殘余應(yīng)力機(jī)構(gòu)的精度需要，最高定位精度應(yīng)能夠達(dá)到微米級(jí)，由于此 四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái)承載測(cè)量?jī)x器 ， 故其運(yùn)動(dòng)速度要 求不高，甚至在不影響測(cè)量時(shí)間的前提下越慢越好， 故 此 平臺(tái)軸向最高移動(dòng)速度不宜過快。 對(duì)于 此四自由度結(jié)構(gòu)平臺(tái) ， X、 Y 方向性能基本相同，故可將 X、 Y 方向設(shè)置為相同參數(shù)，進(jìn)而減少設(shè)計(jì)計(jì)算量，同時(shí)也降低加工 及安裝 難度。 綜合考慮以上因素，查閱相關(guān)資料，結(jié)合實(shí)際情況， X、 Y 方向滾珠絲杠副初始參數(shù)確定如下： 工作臺(tái)軸向最高移動(dòng)速度 maxv =， X、 Y 方向所承受重量約為 800N，滾珠絲杠副定位精度 15 m? /300mm，全行程定位精度 25 m? ，重復(fù)定位精度 10 m? ，安裝方式為兩端固定，所選電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 maxn =20xx r/min，選用滑動(dòng)導(dǎo)軌，其中動(dòng)導(dǎo)軌材料為 HT150，支承導(dǎo)軌材料為 HT200（淬火處理），導(dǎo)軌表面進(jìn)行磨削處理。 平臺(tái)的 Z方向?yàn)榇怪边M(jìn)給方向，采用行星滾柱絲杠副實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)進(jìn)給要求。 對(duì)于無特殊要求的參數(shù)，盡量設(shè)置為與 X、 Y方向相同，以使平臺(tái)整體參數(shù)結(jié)構(gòu)較為合理。中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 按照上述原則， Z 方向初始參數(shù)確定如下： 工 作臺(tái)軸向最高移動(dòng)速度 maxv =， Z 方向所承受重量約為 1200N， 行星滾柱 絲杠副定位精度 30 m? /300mm，全行程定位精度 50 m? ，重復(fù)定位精度 30 m? ，安裝方式為一端固定一端自由，所選電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 maxn =20xx r/min。 . 四自由度平臺(tái)布局形式的確定 經(jīng)過收集分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，確定布 局方案如下： 1） X、 Y向采用滾珠絲杠與導(dǎo)軌配合工作的機(jī)構(gòu)。由電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而沿導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng) 。 2） Z向轉(zhuǎn)動(dòng)通過電機(jī)聯(lián)軸器形式 傳動(dòng)， 帶動(dòng)一對(duì)圓錐滾子軸承 轉(zhuǎn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)。 但其放置位置尚未確定。 3）豎直方向（即 Z向）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通過行星滾柱絲杠 副將轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn) ，其放置位置有 X、 Y向上方和下方兩種選擇 。 綜合上述 布局形式的初步確定，運(yùn)用 Pro/E 軟件做出兩種不同的布局造型如下： 方案一（如圖 22所示）：將 X、 Y向結(jié)構(gòu)置于最下方作為底座， Z向移動(dòng)安裝于X、 Y 向上方， Z 向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于最上方（即 圓形平臺(tái)下方）。 方案二（如圖 23 所示）：將 Z向移動(dòng)結(jié)構(gòu)置于最下方通過底座固定，傳動(dòng)形式為電機(jī)同步帶輪傳動(dòng)，以減小平臺(tái)高度及體積 。 Z想轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于 Z向移動(dòng)結(jié)構(gòu)上方（即 X、 Y 結(jié)構(gòu)下方）， X、 Y 向結(jié)構(gòu)安裝于最上方。 圖 22 平臺(tái)布局方案一 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 圖 23 平臺(tái)布局方案二 考慮到 Z向所受負(fù)載較大，且質(zhì)量較大，若置于 X、 Y向?qū)к壣戏?（即方案一） ，有可能導(dǎo)致失穩(wěn)。 而 方案 2底座較大可避免此種情況發(fā)生，另外方案 2 底座 Z向移動(dòng)采用 同步帶輪傳動(dòng)， 可 降低豎直方向的高度。參 考 國(guó)外此種平臺(tái)的設(shè)計(jì) ， 也是將 Z方向 垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)安 裝 于 最 下方， 故在指導(dǎo)老師建議下 確定選用方案 二 。 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 第 三 章 四自由度平臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)的理論計(jì)算 傳動(dòng)系統(tǒng)的理論計(jì)算是四自由度平臺(tái)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)的重要部分。 在總體設(shè)計(jì)階段，我們將重點(diǎn)進(jìn)行 X、 Y 方向 滾珠絲杠傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 ， Z 方向 行星滾柱絲杠傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 等 。 . 滾珠絲杠傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 滾珠絲杠的計(jì)算步驟如圖 31 所示 圖 31 滾珠絲杠計(jì)算步驟 中南大學(xué)本科生論文 Xray 殘余應(yīng)力分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 下述滾珠絲杠副均有精度要求，故選用 P 類絲杠副 滾珠絲杠傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 1）確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 Ph： maxmaxn