【正文】 （449）螺桿螺紋小徑=，軸向載荷取50N，所以本螺桿滿足強度要求。螺紋強度計算：螺紋強度計算包括螺桿螺紋以及螺母螺紋強度計算。但是由于螺桿材料強度一般比螺母材料強度高，因此只需要算螺母螺紋強度。設軸向載荷作用與螺紋中徑，并且忽略螺桿與螺母之間的徑向間隙，則螺母螺紋強度可以按下列公式驗算：剪切強度： （450）彎曲強度： （451）式中，d為螺紋大徑（mm）；b為螺紋根部寬度（mm），對于普通螺紋，b=P；n為旋合扣數，n=H/P；[t]和分別為螺旋材料的許用彎曲應力，：螺母材料[t]/( )/()鋼[s](1~)[s]青銅30~4040~60鑄鐵4045~55耐磨鑄鐵4050~60查手冊得螺紋大徑D=,螺紋根部寬度b==,旋合扣數n=H/P=10, ,，代入式中得剪切強度： （452）彎曲強度： （453）所以本螺紋滿足強度要求。4　 穩(wěn)定性校核因為螺桿為一端固定，一端自由，所以查手冊得。所以得螺桿的細長比： （454）所以無需校核。5　 螺紋公差為了有利于生產，盡量減少刀具、量具的規(guī)格和數量，一般采用國際規(guī)定的公差帶。根據工稱直徑d=8mm,旋和長度=120 mm，查機械設計手冊，選推薦的公差帶，螺桿外螺紋中徑公差帶為8e,螺母內螺紋中徑公差帶為8H。綜上所述，所設計的滑動螺旋副為右旋單線梯形螺紋： （GB/T ）公稱直徑d=8mm,中徑=,小徑=，螺距p=，螺母高度H=60mm，螺桿螺紋部分的長度=120mm。絲桿和微分筒的結構圖，： 滑動絲桿、微分筒結構圖 滾動螺旋副的設計1　 滾動螺旋傳動工作原理在滾珠絲桿和螺母之間放入一定數量的滾珠，當絲桿和螺母相對轉動時，滾珠沿絲桿中的螺旋滾道滾動，為防止?jié)L珠在滾動中滾出，在螺母上設有滾珠循環(huán)返回裝置跨于螺母兩端，滾珠從螺母的一端出來，從另一端返回，絲桿與螺母相對運動方向相反時則滾珠進出口倒換，這樣滾珠的滾動被限制在螺母的滾道范圍內。它的特點是傳動精度和效率高，傳動可逆但不能自鎖，使用壽命長，維護簡單，但工藝復雜，成本較高。2　 具體設計結構形式設計選用內循環(huán):滾珠在循環(huán)過程中始終與螺桿保持接觸外循環(huán):螺桿在返回時與螺桿脫離接觸的循環(huán)，可分為螺旋槽式、插管式、端蓋式三種插管式外循環(huán)導珠管分為導珠管埋入式和導珠管凸出式導珠管埋入式本次設計選用外循環(huán)插管式、導珠埋入式微型滾動螺旋副。滾動螺旋絲桿的螺紋部分： ，取為170 （455）：公 稱直 徑(mm)公 稱導 程（mm)螺 紋底 徑(mm)絲 桿外徑(mm）套 筒長 度(mm)許用動載荷Ca(KN)許用靜載荷C0a(KN)螺母外徑安裝尺寸D3(mm)接 觸剛 度122．530481653　 滾動螺旋傳動的計算1) 計算預緊力當最大軸向工作載荷不能確定時： （456）系數b,取b=,則可以得到 （457）2) 預拉伸力 （458）△t—溫度變化值23℃，—絲桿螺紋底徑（mm） （459）3) 系統(tǒng)剛度K的計算 （460） （461）—滾珠螺母中點至軸承支點距離（mm）Ks—滾珠絲桿副的拉壓剛度（N/um）R—軸向接觸剛度=30/2+40+16/2=63mm （462）通過查表，可以得到： R=165N/ Ks=165*10 2/63= N/ （463）再由式440得：k= N/4　 滾珠絲桿副精度的選擇通過之前的一些精度的要求，我們選擇滾珠絲桿副精度等級為3。精度主要指標是：行程偏差，絲桿跳動和位置公差。查機械手冊得到滾珠絲桿副的有效行程內的行程偏差。有效行程（）目標行程ep()行程變動量Vup()2弧度內允許的行程變動量（）315 12 12 6滾動絲桿螺旋副的固定方式及軸承的選擇由于滾動絲桿螺旋副的安裝方式是一端固定，一端懸浮，所以固定端選用角接觸球軸承。角接觸球軸承是一種軸向剛度大，安裝方式簡單，不需要預載，調整磨檫力矩小的優(yōu)秀軸承。選擇成對安裝角接觸球軸承，其代號為7000C/DF型。查機械設計手冊其參數為：內徑d=10mm 外徑D=26mm 寬度2B=16mm基本額定載荷： 電機的選擇本設計選用86BYG102永磁感應子式步進電機 步進電機尺寸圖圖421步進電機拆分示意圖圖421步進電機拆分示意圖 聯軸器的選擇聯軸器主要用來在不同軸的兩個軸之間傳遞運動，因此對聯軸器常常有如下要求：精確地傳遞運動。若從動軸是儀器的主軸，則通過聯軸節(jié)的作用將主動軸的轉角精確的傳遞給從動軸。聯軸器在徑向有大的剛性，彈性后滯小。聯軸器能隔離驅動機構的震動對從動的影響。 本次設計選用ZL型彈性銷齒式聯軸器。其結構簡圖， 聯軸器結構簡圖 箱體的設計 設計要求箱體設計首先要考慮零件的布置及之間的關系。如車床按兩頂尖要求等高，確定基座及底板的形狀和尺寸，此外還應考慮以下問題：1）滿足強度和剛度要求 對受力很大零件，滿足強度是一個重要問題；但是對于大多數基座和底板，平定性能的主要指標是剛度，因為基座及底板的剛度不僅影響傳動零件的正常工作，而且還影響部件的工作精度。2）散熱性能和熱變形問題 基座及底板內部部件摩擦發(fā)熱使?jié)櫥驼扯茸兓?，影響潤滑性能；溫度升高使基座產生熱變形，尤其是溫度不均勻分布的熱變形和熱應力，對基座及底板精度和強度有很大的影響。3）結構設計合理 開孔位置和連接結構的設計等，均要有利于提高基座及底板的剛度和強度。4）工藝性好 包括毛坯制造機械加工及熱處理，裝配調整，安裝固定，吊裝運輸，維護修理等各方面的工藝性。5)質量小造型美觀。 箱體的材料和熱處理1　 箱體常用的材料鑄鐵—多數箱體的材料為鑄鐵，鑄鐵流動性好，收縮較小，容易獲得形狀和結構復雜的箱體。鑄鐵的阻尼作用強，動態(tài)剛性和機加工性能好，價格適度。加入合金元素還可以提高耐磨性具體牌號查閱相關手冊。鑄造鋁合金—用于要求減小質量且載荷不太大的箱體。多數可經過熱處理進行強化，有足夠的強度和較好的塑性。鋼材—鑄鋼有一定的強度，良好的塑性和韌性，較好的導熱性和焊接性，機加工性能也較好，但鑄造時容易氧化與熱裂。箱體也可用低炭鋼板和型鋼焊接而成。2　 箱體的熱處理：鑄造或箱體毛坯中的剩余應力使箱體產生變形，為了保證箱體加工后精度的穩(wěn)定性，對箱體毛坯或粗加工后要用熱處理方法消除剩余應力，減少變形常用的熱處理措施有以下三類：A）熱時效 鑄件在500~600度下退火，可以大幅度的降低或消除鑄造箱體中的剩余應力。B）熱沖擊時效 將鑄件快速加熱，利用產生的應力與鑄造剩余應力疊加，使原有剩余應力松弛。C）自然時效 自然時效和振動時效可以提高鑄件的松弛鋼性，使鑄件的尺寸精度穩(wěn)定。 箱體結構參數的選擇鑄鐵、鑄鋼和其他材料箱體的壁厚可以從下表中選取，表中N有下式計算： （464）式中，——鑄件長度（mm）；——鑄件寬度（mm）；——鑄件高度（mm）。、鑄鋼和其他材料箱體的壁厚表當前尺存箱體材料灰鑄鐵鑄鋼鑄鋁合金鑄鋼6810121620241010——1515——2020——2525——3030——3535——404568110≥1268注： 、可鍛鑄鐵壁厚減少20%.： 鑲體的鑄造方法合金種類鑄造方法砂型金屬型壓力鑄造熔模鑄造殼模鑄造鋁合金鎂合金銅合金鋅合金333321～～21～212～2～2～計算：若采用鑄鐵HT150來設計箱體，選用厚度10毫米，由公式N=（2L+B+H）/3000（mm），若高與寬相當，長相當于2倍寬左右可得相關尺寸，根據設計裝配可得：B=320mm，L=520mm底板的結構圖。 底板結構圖5 光電系統(tǒng)設計 引言本次測控儀器設計中，電路系統(tǒng)擔負著信息流的傳遞和控制的重要任務，是感知信息、處理信息、輸出指令、操縱機構和元件的工具和載體。光電系統(tǒng)設計 的好壞，對整個測控儀器的評價有重要影響。一般而言，一個完整的測控儀器電路系統(tǒng)是由測量電路（信息輸入通道）、中央處理系統(tǒng)（信息處理單元）、控制電路（信息輸出通道）三大部分組成。測量電路是信息流的輸入通道，主要由信息處理電路和電源組成，其作用是將傳感器輸出的測量信號進行放大、濾波、細分、選通、變換和阻抗匹配等。只有經過測控電路系統(tǒng)的放大、濾波、細分、選通和阻抗匹配等處理，才能將傳感器輸出的有用信號、無用信號以及代表不同信息的各種信號分開，將微弱信號放大，鑒別被測信號的微弱變化，將模擬信號轉換成數字信號，以便中央系統(tǒng)處理。中央處理系統(tǒng)是信息處理單元，它同時連接著測量電路和控制電路，即連接著信息輸入通道和輸出通道，是整個電路系統(tǒng)的核心，同時也是整個測控儀器的核心。中央處理系統(tǒng)的作用是對測量電路送來的信號進行運算、處理、顯示、存儲、打印等，然后按照儀器的功能要求，向控制電路系統(tǒng)發(fā)出控制命令，并通過控制電路和執(zhí)行器對被控參數實行控制?？刂齐娐芬话闶切畔⒘鞯妮敵鐾ǖ溃饕煽刂齐娐?、驅動電路、電源等組成，其作用是根據中央處理系統(tǒng)發(fā)出的命令，對被控參數實現控制。 電路系統(tǒng)性能要求分析a、低躁聲與高抗干擾能力為了保證高的測量精度，必須要求電路具有低躁聲與高抗干擾能力，包括選用低躁聲器件，合理安排電路，合理步線與接地，采取適當的隔離與屏蔽等。電路方面采用具有高共摸抑制比的電路。因為大多數干擾表現為共摸干擾，采用高共摸抑制比差動電路能有效的抑制干擾。b 、低溫漂、低零漂、高穩(wěn)定性元件的參數會受到溫度的影響，從而要減小溫漂可以選擇受溫度影響小的器件或者使電路的熱量可以及時的散出，特別是關鍵部位的溫度。電路工作穩(wěn)定和低零漂是保證電路精度的首要條件。應選擇低零漂器件，噪聲與干擾引起電路在短時間內的不穩(wěn)定。電路長時間工作的穩(wěn)定性，元器件的老化，開關與安插件的彈性疲勞和氧化引起接觸電阻變化等都是影響電路長期工作穩(wěn)定性的主要原因。c 、線性與保真度好大多數情況下，要求系統(tǒng)輸入與輸出間具有線性關系，因為線性關系使用方便，在換檔時不必重新定標，進行數模轉換、細分、伺服跟蹤時不必考慮非線性因素，波形不失真等。為使波形不失真除要求電路有良好的線性外，還要求在信號所占有的頻帶內，有良好的頻率特性。 總體設計。對于本電路系統(tǒng)，共分為四大模塊，即：傳感器模塊，信號處理模塊，接口模塊和計算機模塊。在系統(tǒng)正常工作時，傳感器采集信號，經過測量電路處理輸入到中央處理系統(tǒng)，經中央處理系統(tǒng)作數據處理后，輸出到顯示器上，同時發(fā)出控制信號到控制電路，來驅動步進電機轉動一個角度，使系統(tǒng)進入下一個工作周期傳感器模塊信號處理模塊 接口模塊計算機模塊 測控系統(tǒng)總體框 測控電路系統(tǒng)原理圖框電感傳感器光柵位移傳感器跟隨放大電平平移限幅采樣A/D轉換信號處理4細分辯向采樣控制中斷控制正向計數反向計數地址譯碼PCIBUS步進電機步進電機驅動顯示打印鍵盤 光電系統(tǒng)原理實現 電路系統(tǒng)主要功能是信號轉換、數據傳輸與自動控制，主要從精度、轉換速率、自動化程度等方面來考慮整個系統(tǒng)的構造。本系統(tǒng)主要從精度和自動化程度來構思整個系統(tǒng)的構造。 。由電感傳感器將測量頭傳遞過來的齒形誤差信息（X方向位移量）轉換成模擬信號，并經過摸數轉換成數字信號，通過I/O端口送入計算機；由光柵位移傳感器獲取直線導軌的位移量（Y方向位移量），其作用有兩方面：一方面通過采用信