【正文】 彈簧外徑彈簧內(nèi)徑螺旋角自由高度對(duì)于此旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所用的彈簧可根據(jù)沿X軸微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的彈簧使用類比法查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取。所取彈簧的材料為碳素彈簧鋼絲C級(jí)，端部并緊、磨平，支承圈為1圈。 繞Z軸微調(diào)機(jī)構(gòu)彈簧參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值彈簧材料直徑彈簧中徑有效圈數(shù)節(jié)距彈簧的剛度彈簧外徑彈簧內(nèi)徑自由高度類同于繞Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)的彈簧設(shè)計(jì)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取。所取彈簧的材料為碳素彈簧鋼絲C級(jí)，端部并緊、磨平，支承圈為1圈。 仰角機(jī)構(gòu)彈簧參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值彈簧材料直徑彈簧中徑有效圈數(shù)節(jié)距彈簧的剛度彈簧外徑彈簧內(nèi)徑自由高度任何一種軸都需要支承才能運(yùn)轉(zhuǎn)，軸上支承部分稱為軸頸，用以支承和約束軸頸的結(jié)構(gòu)稱為軸承。軸承的選型及其本身的質(zhì)量，對(duì)整機(jī)的精度、效率、壽命和成本都有直接的影響。長(zhǎng)依以下幾個(gè)基本要求選擇軸承：方向精度、運(yùn)轉(zhuǎn)靈便性、對(duì)溫度變化的不敏感性、承受負(fù)載的能力、成本、裝調(diào)和維修是否方便。精密機(jī)械中的滑動(dòng)軸承，按結(jié)構(gòu)形式可分為圓柱滑動(dòng)軸承、圓錐形滑動(dòng)軸承和球形端滑動(dòng)軸承。對(duì)于此機(jī)構(gòu)中采用圓柱形滑動(dòng)軸承，因承受的載荷較小，且轉(zhuǎn)速低，可以不用液體潤(rùn)滑，一般做成整體式的軸承。根據(jù)《精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，可選軸承的材料為Q235。在大多數(shù)精密機(jī)械中，由于軸承與軸頸之間所承受的載荷較小，直徑可以按類比法確定。根據(jù)縱、橫向調(diào)節(jié)桿的結(jié)構(gòu)尺寸，去軸承內(nèi)孔直徑取長(zhǎng)頸比則軸承的長(zhǎng)度對(duì)于輕載、低速、高精度的軸承，可選用間隙配合，取配合精度等級(jí)，軸承表面的粗糙度較軸頸低一些，取1基座的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求精密機(jī)械儀器具有各種各樣的基座，它們不僅起著連接和支承各種零件相互位置的作用，而且還要保證儀器的工作精度。基座的特點(diǎn)如下：(1)尺寸較大，是整臺(tái)設(shè)備的基礎(chǔ)支承件，不僅自身重力大，而且承受主要的外載荷作用。(2)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有很多加工面（或孔），而且相互位置精度和本身的精度都較高。根據(jù)以上特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)注意剛性、熱變形、精度、抗震性以及機(jī)構(gòu)工藝性。結(jié)構(gòu)形狀對(duì)剛性、抗震性、穩(wěn)定性和熱變形起著決定性的作用。2基座的選用及外形尺寸根據(jù)要求，機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以經(jīng)驗(yàn)、類比的方法進(jìn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，類比其他同類產(chǎn)品，可采用矩形截面形狀的基座。而對(duì)于材料的選擇，據(jù)《精密機(jī)械設(shè)計(jì)》推薦，可以采用鑄鐵做為材料。， 本章確定了四維微調(diào)工作臺(tái)的X軸粗調(diào)和微調(diào)、Y軸粗調(diào)、Z軸和仰角調(diào)節(jié)的具體結(jié)構(gòu)傳動(dòng)設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇和計(jì)算。還對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行了分析、選擇，以及作用力對(duì)導(dǎo)軌工作的影響分析，尺寸的設(shè)定和誤差分析。還有對(duì)本工作臺(tái)的所涉及到的彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算。完成了各個(gè)主要機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。第4章 示數(shù)裝置的設(shè)計(jì)機(jī)械示數(shù)裝置，是一種古典的用以顯示信息大小的部件。一般有度盤（包括：度盤、刻度環(huán)、標(biāo)尺）、指針（包括：指針、指標(biāo)、游標(biāo)）組成。度盤、指針的相對(duì)位置，可以表示信息的轉(zhuǎn)換關(guān)系及其大小，傳動(dòng)部分則用以傳輸信息。為了提高示數(shù)裝置的工作精度，有時(shí)亦采用了光學(xué)刻度盤或光學(xué)判讀系統(tǒng)。 示數(shù)裝置的設(shè)計(jì)與整個(gè)精密機(jī)械的工作原理和性能有密切的關(guān)系，它直接影響機(jī)械系統(tǒng)的工作質(zhì)量。設(shè)計(jì)時(shí)要滿足以下要求：保證足夠的精度。由于示數(shù)裝置讀取或引入的數(shù)據(jù)必須足夠精度，否則會(huì)給儀器帶來(lái)過(guò)大的誤差。一般示數(shù)裝置的精度時(shí)根據(jù)儀器總精度提出的，并與總精度相適應(yīng)。讀數(shù)方便、迅速。應(yīng)能直接讀出被測(cè)物理量或引入量的數(shù)值，而無(wú)任何換算。保證零件的準(zhǔn)確的位置，并具有零位調(diào)整的可能性。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、便于制造、安裝和調(diào)整。按照工作原理不同，示數(shù)裝置可以分為機(jī)械式、光學(xué)機(jī)械式、電子式、或光電示數(shù)裝置。由于光電數(shù)字顯示的示數(shù)裝置顯示精度高，反應(yīng)速度快，故隨著電子技術(shù)和光電技術(shù)的迅速發(fā)展，在一些精密機(jī)械中已被大量采用。但是由于機(jī)械式示數(shù)裝置的原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠，故目前任能得到廣泛的應(yīng)用。按示數(shù)性質(zhì)不同，示數(shù)裝置常見有三種類型，即標(biāo)尺指針示數(shù)裝置，自動(dòng)記錄裝置和計(jì)數(shù)裝置。本裝置的據(jù)使用的條件和環(huán)境采用了機(jī)械式的標(biāo)尺指針示數(shù)裝置，主要采用的是直標(biāo)尺和鼓形標(biāo)尺。－Y軸方向粗調(diào)示數(shù)裝置的設(shè)計(jì)由于X軸、Y軸方向調(diào)節(jié)的原理相同，粗調(diào)的精度相同，可采用相同的示數(shù)裝置，沿直線運(yùn)動(dòng)，采用直標(biāo)尺指針示數(shù)裝置。X、Y軸方向粗調(diào)的的分辨率為，調(diào)節(jié)的范圍為，以中心為基準(zhǔn)兩邊對(duì)稱。所以標(biāo)尺的總長(zhǎng)度可以取與齒條等長(zhǎng)，而測(cè)量長(zhǎng)度與齒條的嚙合移動(dòng)長(zhǎng)度等長(zhǎng)，并每邊留余量。即分度尺寸的大小是影響讀數(shù)誤差和標(biāo)尺幾何尺寸的重要因素，分度尺寸太小時(shí)，讀數(shù)非常困難，同時(shí)讀數(shù)誤差亦顯著增大。分度尺寸過(guò)大時(shí)，標(biāo)尺長(zhǎng)度隨之增大。一般情況下可取分度尺寸。而標(biāo)尺的分度值應(yīng)根據(jù)儀器的分度值不應(yīng)比儀器允許的誤差大得太多，否則就不能準(zhǔn)確得讀取示數(shù)。反之，分度值取得過(guò)小，只是在讀數(shù)時(shí)讀得精確些，但儀器得誤差并不因此而改變，因此，在儀器誤差一定時(shí)，把分度值定得過(guò)小時(shí)沒(méi)有意義得的。一般開說(shuō)，分度值可取等于或略大于儀器允許的誤差。根據(jù)儀器的精度要求及標(biāo)尺的長(zhǎng)度，標(biāo)尺的分度尺寸可取而標(biāo)尺的分度值取根據(jù)X軸微調(diào)機(jī)構(gòu)的特征，可以采用標(biāo)尺指針示數(shù)裝置，而標(biāo)尺選用鼓形標(biāo)尺，使用測(cè)微螺旋讀數(shù)法。根據(jù)儀器的示值上限和示值下限（一般），在選定分度值后，即可算出分度格數(shù)起始標(biāo)線與最終標(biāo)線的距離稱為標(biāo)度長(zhǎng)度。令標(biāo)度長(zhǎng)度為，對(duì)直標(biāo)尺可以用下式算出式中：為分度尺寸。對(duì)于鼓形標(biāo)尺，開始標(biāo)線與最終標(biāo)線之間的夾角稱為標(biāo)度角，令標(biāo)度角為，則 ， ()式中，為鼓形標(biāo)尺相鄰兩標(biāo)線之間的夾角；為標(biāo)尺圓弧半徑，即指針末端至轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離。當(dāng)標(biāo)尺一定時(shí)，一般取。其標(biāo)尺主要是有運(yùn)動(dòng)桿尺和固定桿尺組成。根據(jù)分辨率的要求，又由于設(shè)計(jì)的螺桿螺紋部分的螺距。公式 ()式中，微調(diào)運(yùn)動(dòng)件的位移量；為螺紋的導(dǎo)程；為螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)角。在固定標(biāo)尺上軸向標(biāo)線的兩側(cè)刻兩排分度為的分度尺寸，分度值同樣取，并且兩排分度互相錯(cuò)開—粗讀標(biāo)尺；而在與螺距為的螺桿固定連接的運(yùn)動(dòng)桿尺上刻50個(gè)分度—精讀標(biāo)尺，當(dāng)運(yùn)動(dòng)桿尺旋轉(zhuǎn)一周，相應(yīng)的軸向移動(dòng)量為因此，精度標(biāo)尺的分度值為據(jù)螺桿的尺寸，取鼓形標(biāo)尺圓盤的半徑，鼓形標(biāo)尺相鄰兩標(biāo)線之間的夾角 本章主要在于示數(shù)裝置的類型、標(biāo)尺、指針的選擇，還有設(shè)計(jì)原理及其計(jì)算，使工作臺(tái)的微動(dòng)調(diào)節(jié)和測(cè)量示數(shù)的功能得以實(shí)現(xiàn)。 結(jié) 論本文是對(duì)四維微調(diào)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。首先，對(duì)四維微調(diào)工作臺(tái)的傳動(dòng)方案、機(jī)體主要材料及四維微調(diào)工作臺(tái)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)形式進(jìn)行了選擇。其次，本文對(duì)四維微調(diào)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從X方向粗調(diào)機(jī)構(gòu)、X方向微調(diào)機(jī)構(gòu)、Y方向粗調(diào)機(jī)構(gòu)、Z方向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、水平轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和垂直仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)六大方面著手對(duì)四維微調(diào)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。最后，本文對(duì)四維微調(diào)工作臺(tái)的主要機(jī)構(gòu)及零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對(duì)零件的可行性進(jìn)行了分析與計(jì)算。四維微調(diào)工作臺(tái)在系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用粗動(dòng)臺(tái)和微動(dòng)臺(tái)的組合結(jié)構(gòu)，即由粗動(dòng)臺(tái)來(lái)完成快速運(yùn)行，解決整個(gè)系統(tǒng)的速度問(wèn)題，進(jìn)行粗定位，然后由微動(dòng)臺(tái)完成精定位，這樣可使定位系統(tǒng)達(dá)到較高的定位精度和靈敏度，控制簡(jiǎn)單可靠。該機(jī)構(gòu)采用齒輪、齒條和螺旋傳動(dòng)原理，實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸方向上的調(diào)節(jié)以及水平轉(zhuǎn)角和垂直仰角的調(diào)節(jié)。四維微調(diào)工作臺(tái)作為一種高精密的測(cè)量定位儀器在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用，特別是一些需要精密儀器的航空、航天等產(chǎn)業(yè)。隨著科技的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)高精密的測(cè)量定位儀器的精度要求越來(lái)越高。因此，四維微調(diào)工作臺(tái)的未來(lái)應(yīng)是向著數(shù)字化控制方向發(fā)展，以滿足社會(huì)對(duì)更高一級(jí)的精密測(cè)量定位儀器的需求。 參考文獻(xiàn)[1] Ⅰ[S].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，.[2] [M].科學(xué)出版社，.[3] 薛實(shí)福，[M].北京：清華大學(xué)出版社，.[4] 董申，[J]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，18（6）：1－4.[5] 鞏娟，[J].現(xiàn)代制造工程，2005(2):115－117.[6] 張曉峰，[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),.[7] 王三民，[M].機(jī)械工業(yè)出版社，.[8]雷 勇, 陳本永, 楊元兆, 張麗瓊, 王俊茹, 馮 [J].浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào), ,第1期.[9] 李恒, 朱煜, 賈松濤, *[J].現(xiàn)代機(jī)械，2007年第2期.[10]施寧平，凌 [J].光電工程, 卷,第3 期.[11]馬 立, 榮偉彬, [J].光學(xué)精密工程, 期.[12]朱仁勝,沈健,[J].航空制造技術(shù),.[13]張建瓴,陳萬(wàn)銀,可欣榮,魏德仙,現(xiàn)代制造工程,.[14]葉鑫，張之敬，萬(wàn)畢樂(lè)，[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),.[15][J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然科學(xué)版)， 卷，第10 期.[16]葉鑫, 張之敬, 王強(qiáng), [J].兵工學(xué)報(bào), 卷，第6 期.[17]Hidenori S, Hitoshi H. Nanometer positioning of a linear mot ordriven ultraprecision aerostatic table system with electrorheological fluid damper s [J] .CIRP AnnalsManufacturing Technology , 1999, 48( 1) : 289～292[18]Yoshiyuki T, Kenichi M. Highresponse XY stage system driven by inparallel linear motors[J] . CIRP AnnalsManufacturing Technology , 1996, 45( 1) : 359～362.[19]Chao C L, Neou J. Model reference a daptive control of airlubricated capstan drive for precision positioning[J] . Precision Engineering , 2000, 24( 4) :285～290.[20]ZETTL B, SZYSZKOWSKI W, ZHANG W J. Accurate low DOF modeling of a planar pliant mechanism with flexure hing es: the equivalent beam methodology [ J] . Precision Engineering , 2005, 29: 237 245.致 謝值此畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，我深切感受到論文里面不僅僅包含了自己的辛勤勞動(dòng),還凝結(jié)了身邊許多人的關(guān)心和支持，在此向他們表示衷心的感謝。首先應(yīng)該感謝我的導(dǎo)師陳佳瑩老師。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在陳老師的關(guān)心幫助和悉心指導(dǎo)下完成的。在此，向陳老師致以最誠(chéng)摯的謝意!感謝黑龍江工程學(xué)院各位老師四年來(lái)對(duì)我的教育培養(yǎng)和熱情的幫助以及支持，感謝2008級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的各位同學(xué)給我的幫助，為我完成論文創(chuàng)造了有利的環(huán)境，這里表示我衷心的感謝。 作為理想的微動(dòng)工作臺(tái)，應(yīng)具有較高的位移分辨率。以保證高的定位精度，還應(yīng)具有較高的幾何精度和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)還應(yīng)滿足工作行程的要求。隨著微米、納米科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微動(dòng)工作臺(tái)的研究正日益受到國(guó)內(nèi)外的重視。但因受到機(jī)械加工精度、控制精度和機(jī)構(gòu)復(fù)雜性等技術(shù)水平的制約，其精度和運(yùn)動(dòng)范圍還受到一定影響，隨著對(duì)微動(dòng)工作臺(tái)的深入研究，結(jié)構(gòu)合理、高精度和高分辨率的微動(dòng)工作臺(tái)必將不斷問(wèn)世。