【正文】 Manufacture, 2000, 40: 427443[21]廖希亮, 陳清奎. 計算機(jī)繪圖與三維造型[D]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003：3790。2004：9098[8] 文毅. 基于三坐標(biāo)測量機(jī)的檢測規(guī)劃系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]天津: 天津大學(xué), 1999：5668[5] 王琦. 納米三坐標(biāo)測量機(jī)的精度設(shè)計與誤差修正[D]. 合肥: 合肥工業(yè)大學(xué), 2006：234245[6] 鄧雪漫. 提高三坐標(biāo)測量機(jī)光測頭性能的研究[D]. 成都: . 天津: 天津大學(xué), 2002：4978[4] 解則曉. 基于三坐標(biāo)測量機(jī)的自由曲面非接觸測量技術(shù)的研究[D]鑒于以上各種原因，希望大家批評指正，將設(shè)計進(jìn)一步完善。近年來測量機(jī)的發(fā)展很迅速，各種新技術(shù)被應(yīng)用到監(jiān)測系統(tǒng)中加上軟件開發(fā)的不斷完善，測量機(jī)的測量精度已經(jīng)達(dá)到很高水平。由于水平有限，有設(shè)計的測量機(jī)還有許多要改進(jìn)的地方，也遇到了很多的問題。(8) 分析了導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求，著重介紹了滾動直線導(dǎo)軌和氣壓導(dǎo)軌的特點，并根據(jù)經(jīng)濟(jì)型要求最終確定組合，確定出了導(dǎo)軌的類型和布局。(7) 對各種絲杠進(jìn)行比較選擇，分析了滾珠絲杠的優(yōu)點。(5) 分析了步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特點，根據(jù)計算出來的速度，轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)矩選擇步進(jìn)電機(jī)，并且對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行校驗。(4) 通過對精度的分析，完成了對機(jī)械式，機(jī)電式的標(biāo)尺分析和比較。(3) 完成了對工作情況的過程分析設(shè)計，分析了機(jī)械測頭和電器測頭的優(yōu)點，已經(jīng)測量時自重造成的誤差，從而對整個測量過程有了全面的掌握。 三坐標(biāo)測量機(jī)空氣軸承布局結(jié) 論經(jīng)過近四個月的設(shè)計工作，本次畢業(yè)設(shè)計主要完成了以下任務(wù)：(1) 根據(jù)所給的測量范圍，測量速度和工件允許重量，對三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行了總體布局，并定出了主要尺寸。為支撐工作臺重量，作為X向?qū)к売兴膫€支承氣墊2，四個側(cè)向支承氣墊2，四個側(cè)向氣墊1以60度角的布局構(gòu)成氣浮煙味道軌，產(chǎn)生一個向下的垂直分力，形成了支撐軸承的預(yù)應(yīng)力。大理石表面平面度可做的很高，微量的不平可有氣墊的平均效應(yīng)補(bǔ)償。大理石工作臺作X向運動，它和Y軸滑座以及Z向主軸都在有預(yù)應(yīng)力空氣軸承上滑動，摩擦很小。 氣浮塊的布局綜上所述可知，在導(dǎo)軌的選用時，考慮到其經(jīng)濟(jì)性和測量的精度要求，選擇氣浮導(dǎo)軌最為合適。21,23為導(dǎo)向氣墊，它們限制橋框在Y方向的直線度運動誤差和繞Z軸的轉(zhuǎn)動。X導(dǎo)軌有六個氣墊，其中16，20,24為承載氣墊，靠它們承受整個移動橋的重量，并保持一定間隙。 導(dǎo)軌氣浮導(dǎo)軌是近年來測量機(jī)廣泛應(yīng)用的形式，它有許多優(yōu)點如：摩擦系數(shù)小、工作平穩(wěn)、運動精度高、磨損小等等，因此許多廠家都采用氣浮靜壓導(dǎo)軌。根據(jù)滾動軸承理論可知鋼球滾動時，由于接觸區(qū)內(nèi)各點滾動半徑不同會產(chǎn)生線速度的差異，從而引起差動滑動和差動摩擦。單圓弧溝槽為兩點接觸，雙圓弧溝槽一般為四點接觸方式， 所示。它是一種新型的、作相對往復(fù)直線運動的滾動支承，能以滑塊和導(dǎo)軌間的鋼球滾動來代替直接的滑動接觸，并且滾動體可以在滾道和滑塊內(nèi)實現(xiàn)無限循環(huán)。這是因為無論是滾珠導(dǎo)軌，還是滾柱導(dǎo)軌，耐磨性都較差，剛度也叫滑動導(dǎo)軌的低。常用的導(dǎo)軌可分為滑動摩擦導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌等。在測量機(jī)的導(dǎo)軌設(shè)計中可采用機(jī)床及儀器用的各種導(dǎo)軌形式。在可能的情況下，應(yīng)盡量使導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和維護(hù)。進(jìn)給運動時的不平穩(wěn)將是加工表面的粗糙度增加；定位運動時的不平穩(wěn)，將降低定位精度。導(dǎo)軌的耐磨性和導(dǎo)軌材料、導(dǎo)軌面的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌的受力情況及兩導(dǎo)軌的相對運動速度有關(guān)。若剛度不足，則直接影響部件之間的相對位置精度和導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，使導(dǎo)軌上的壓強(qiáng)分布不均，加劇導(dǎo)軌的磨損，所以剛度是導(dǎo)軌工作質(zhì)量的另一個指標(biāo)。所謂導(dǎo)向精度是指動導(dǎo)軌運動軌跡的準(zhǔn)確性。機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床的加工質(zhì)量、工作能力和加工質(zhì)量。在導(dǎo)軌副中，運動的導(dǎo)軌叫做動導(dǎo)軌，不動的導(dǎo)軌叫做支撐導(dǎo)軌。導(dǎo)軌部件的功能是不僅能可靠地承受外加載荷，而更主要的是保證運動件的定位以及運動精度，這對于三坐標(biāo)測量機(jī)非常重要。在精密的測量儀器中，導(dǎo)軌部件是重要的部件之一。(6) 同步帶輪選用直線齒廓，無擋圈的帶輪。4）同步帶的節(jié)線長度、齒數(shù)及傳動中心距 圖4. 3 示意圖 ()式中，d——帶輪的節(jié)圓直徑；——初選傳動中心距初選=240mm帶入數(shù)據(jù)，圓整為86(4) 確定實際所需要的同步帶寬度計算所選型號同步帶在基準(zhǔn)寬度下所允許傳遞的額定功率 ()式中，——各種型號同步帶在基準(zhǔn)寬度下的作用，m——各種型號同步帶的單位長度質(zhì)量（kg/m），V——同步帶傳遞速度（m/s）帶入數(shù)據(jù)，=244，m=,v= =因為。帶入數(shù)據(jù)得，==(2) 選擇帶型和節(jié)距選擇帶型為L型，=(3) 帶輪齒數(shù)Z和節(jié)圓直徑d ，取Z=18 ()帶入數(shù)據(jù)得，直徑初定后驗算帶速，不合適則要重選同步帶傳動速度v(m/s) ()同步帶速限制：MXL—L型，40~50mm/s。(1) 確定同步帶的設(shè)計功率同步帶實際傳遞的設(shè)計功率隨載荷性質(zhì)、運轉(zhuǎn)時間、速度增減和張緊輪的配置而變化。其主要缺點是制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴(yán)格。它的耐油、耐磨、耐低溫性能以及動態(tài)性能都要比普通材料的同步帶好，是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ南鹉z品種之一，在許多方面已取代了氟橡膠等特種橡膠，廣泛地應(yīng)用于汽車、油田等工業(yè)領(lǐng)域。由前述可知，同步帶傳動由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運動和動力，帶與帶輪間無相時滑動，能保證準(zhǔn)確的傳動比?？傮w上講，同步帶傳動具有較好的經(jīng)濟(jì)性。同步帶傳動的主要缺點是制造工藝復(fù)雜，制造要求高，制造成本高，裝配要求高，中心距要求嚴(yán)格。，傳動比可達(dá)10，且?guī)л喼睆奖萔帶小的多，也不需要大的張緊力，結(jié)構(gòu)緊湊，高速可達(dá)50m/s，傳達(dá)功率達(dá)300KW。，效率可達(dá)98%，與V帶相比，可節(jié)能10%以上。由于它是一種嚙合傳動，所以傳動中帶和輪之間沒有相對滑動。同步帶傳動綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點，是一種新型傳動。由于它具有帶傳動的特性，因此克服了齒輪傳動在大中心距的情況下需要多級傳動的缺點，適用于大中心距傳動。梯形齒形同步帶傳動較好的滿足了當(dāng)時的生產(chǎn)要求具有嚙合傳動、帶傳動和鏈傳動的特性。正是在這個背景下，UNIROYAL公司創(chuàng)造性的將嚙合傳動和帶傳動結(jié)合起來，開發(fā)了同步帶。機(jī)構(gòu)輸出功率式中：P——輸出功率；F——主拉力（N)；V——拉動速度（m/s)在考慮損耗的情況下，主動軸上的輸出功率 ()式中：——電機(jī)軸上的輸出功率；T——輸出軸上的轉(zhuǎn)矩（)；W——電動機(jī)軸上的角速度（)；——效率考慮效率，可以推出 = ()從而計算出主動軸所需輸出轉(zhuǎn)矩T=~通常步進(jìn)電機(jī)在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩，主軸轉(zhuǎn)速V=60r/min=1r/s,一轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)為個，則頻率f=400HZ.可選擇步進(jìn)電機(jī)的型號為：90BF006.表 90BF006技術(shù)參數(shù)相電流 (A)3 步距角 (0)保持轉(zhuǎn)距 (Nm)轉(zhuǎn)子慣量 (Kg*Cm2)空載啟動頻率 (Kpps)空載運動頻率 (Kpps)≧100電機(jī)重量 (Kg)驅(qū)動器電源輸入DC24~40V2A同步帶傳動是一種比較新型的機(jī)械傳動方式，同步帶也稱為齒形帶和定時帶，是由美國UNIROYAL公司于1946年開發(fā)成功的。機(jī)構(gòu)輸出功率=(w) ()式中：P——輸出功率；F——主拉力（N)；V——拉動速度（m/s)在考慮損耗的情況下，主動軸上的輸出功率 ()式中：——電機(jī)軸上的輸出功率； T——輸出軸上的轉(zhuǎn)矩（)；W——電動機(jī)軸上的角速度（rad/s)；——效率。,意味著電機(jī)每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)對應(yīng)直線方向移動100mm。比如。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的23倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸)。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。步進(jìn)電機(jī)的選擇主要考慮步距角，靜力矩和保持轉(zhuǎn)矩。為了驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)，必須有一個脈沖發(fā)生器來決定電動機(jī)速度和旋轉(zhuǎn)角度的、一個脈沖分配器來決定電動機(jī)繞組電流按規(guī)定次序通斷的、一個功率放大器來保證電動機(jī)正常運行，以及一個直流功率電源等組成的一個驅(qū)動系統(tǒng)， 。7) 速度調(diào)節(jié)范圍較寬，低速下能保持較大的轉(zhuǎn)矩，有時可免去減速器而直接驅(qū)動負(fù)。6) 步進(jìn)電動機(jī)的主要缺點是運動不夠平穩(wěn)，加速度大，容易引起震動。4) 動態(tài)相應(yīng)快起制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便。2) 脈沖信號的頻率與步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。增加相數(shù)就能提高步進(jìn)電動機(jī)的性能，但電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電源就會復(fù)雜，成本就會增加，應(yīng)按需要合理選用。步進(jìn)電動機(jī)的這種控制功能，是其它電動機(jī)無法替代的。當(dāng)電脈沖按某一相序連續(xù)加到步進(jìn)電動機(jī)時，轉(zhuǎn)子以正比于電脈沖頻率的轉(zhuǎn)速沿某一方向旋轉(zhuǎn)。這就使控制電路簡單、方便，當(dāng)系統(tǒng)將一個電脈沖信號加到步進(jìn)電機(jī)定子繞組時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一步，當(dāng)電脈沖按某一相序加到電動機(jī)時，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動的步數(shù)等于電脈沖個數(shù)。因此在精密定位和寬調(diào)速范圍的應(yīng)用場合，一般都選步進(jìn)電機(jī)。運動速度與方向的控制方便，傳動部件剛度高，運動部件慣性小。步進(jìn)電機(jī)在調(diào)速范圍、機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度、響應(yīng)快速等方面均占優(yōu)，且當(dāng)控制電壓改變?yōu)榱銜r能立即停止轉(zhuǎn)動；普通電機(jī)則做不到。它的運動速度隨控制脈沖的頻率而變化，有很寬的調(diào)速范圍，有自整步能力。則==傳動系統(tǒng)的總變形量：=++= （）滿足定位要求。F軸向工作載荷（N）；z軸承的滾動體數(shù)；軸承的接觸角；25176。滾珠絲杠副的公稱直徑；預(yù)緊力（N）；精度系數(shù)，=~。故對螺母體的變形只需考慮滾珠與滾道面彈性接觸變形。根據(jù)材料力學(xué)超靜定結(jié)構(gòu)分析計算，可得出絲杠自重彎曲變形所引起的軸向變形量:= （）式中，中央處撓度（mm）因絲杠太長，采用兩端固定預(yù)拉伸不能完全消除絲杠的下垂必須考慮絲杠自重的影響， 取===則絲杠因自重和載荷變化所產(chǎn)生的軸向變形量=++= （）（4）滾珠與滾道面彈性接觸變形引起的軸向變形量螺母體變形量包括螺母和螺母座的變形量、螺母的固定螺栓所產(chǎn)生的軸向變形量和滾珠，與滾道面彈性接觸變形引起的軸向變