【正文】 之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低。3. 6傳動(dòng)精度計(jì)算絲杠的拉壓剛度 由以上的各條件可知 最小機(jī)械傳動(dòng)剛度為 最大機(jī)械傳動(dòng)剛度 因此得到由于機(jī)械傳動(dòng)裝置所引起的定位誤差為其中，F(xiàn)0為空載時(shí)導(dǎo)軌的靜摩擦力。軸向拉壓總剛度為：絲杠拉壓振動(dòng)的固有頻率由計(jì)算可知，絲杠拉壓振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1500r/min，所以能滿足要求。已知：軸承的接觸剛度，絲杠螺母的接觸剛度，絲杠的最小拉壓剛度當(dāng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中，L植分別為750mm和100mm。臨界壓縮負(fù)荷為式中E 材料的彈性模量，；I—— 絲杠最小截面慣性矩L0——最大受壓長(zhǎng)度，按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取L0=1100mm；K1——安全系數(shù)，一般取K1=1/3；——最大軸向工作載荷， ；——絲杠支撐方式系數(shù)，查表得，則可見遠(yuǎn)大于，滿足要求. 臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)算式中 A——絲杠最小橫截面：LC——臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度：取；——安全系數(shù)，；——材料的密度： ——絲杠支撐方式系數(shù)，查表，則可見遠(yuǎn)大于，滿足要求。支撐跨度L1應(yīng)略大于LU，取為L(zhǎng)1=900mm。LU等于工作臺(tái)的最大行程（750mm）加上螺母長(zhǎng)度（60mm）加兩端余程（20mm）。選用滑動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，絲杠公稱直徑為，基本導(dǎo)程，絲杠螺母的接觸剛度為1692N/，螺旋升角絲杠的底徑26mm，螺母長(zhǎng)度為210mm，取絲杠的精度等級(jí)為1級(jí)。各段軸肩處的圓角半徑見裝配圖。半聯(lián)軸器與軸的軸向定位采用平鍵定位。⑤ 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)縱向工作行程為150mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外面與半聯(lián)軸器又端面的距離L=，為了使套筒和圓螺母的裝拆方便，故取LIIIII=。由手冊(cè)上查得角接觸球軸承的定位軸肩高度h=,因此取DVVI=9mm。通過軸向預(yù)緊提高支撐剛度。因軸承受軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。② 初步選擇滾動(dòng)軸承。 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的個(gè)段直徑和長(zhǎng)度① 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，III段軸右端需制出一軸肩，故取IIIII段的直徑DIIIII=；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑為11mm。凸緣聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、傳遞扭矩大，用于振動(dòng)很大、低速和剛性不大的軸聯(lián)接。n2=2n1）由以上確定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的總阻力F∑=12N 先按《機(jī)械設(shè)計(jì)》中152公式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，并根據(jù)表153取A0=125，于是：，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。圖31 軸上零件的分布 （1）主要參數(shù)確定直線工作臺(tái)面尺寸 （長(zhǎng)寬高）：100080040；縱向工作行程為150mm工作進(jìn)給速度為11500mm/min，快速進(jìn)給速度 12m/min進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的總阻力F∑工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)重量初估直線工作臺(tái)質(zhì)量 總之量 三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的縱向、橫向、垂直切削力（FX FY FZ=0）所以，設(shè)軸向壓力F=G（2）確定絲杠的等效負(fù)載工作負(fù)載是指機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在絲杠上的軸向壓力，它的數(shù)值可用進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算。軸端擋圈可采用單螺釘固定，為了防止軸端擋圈轉(zhuǎn)動(dòng)造成螺釘松脫，可加圓拄銷鎖定軸端擋圈，也可采用雙螺釘加止動(dòng)墊片防松。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速很高時(shí)，也不宜采用套筒定位。套筒定位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，軸上不需開槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個(gè)零件之間的定位。利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然使軸的直徑加大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。 軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求 者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，保證其準(zhǔn)確的工作位置。例如圖一的裝配方案是：半聯(lián)軸器、軸承端蓋、圓螺母、套筒、成對(duì)角接觸球軸承、絲杠螺母副，依次從軸的右端向左端安裝，左端只裝軸承和端蓋。 擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。由于影響軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行震動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算，防止發(fā)生共振而破壞。這時(shí)只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和震動(dòng)穩(wěn)定方面的計(jì)算。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。軸的設(shè)計(jì)也和其它零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的容量的計(jì)算下面的計(jì)算結(jié)果所以選用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，同步轉(zhuǎn)速1500r/min電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如下表一所示：表31 電動(dòng)機(jī)的各種參數(shù)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)步距角最大靜轉(zhuǎn)矩（）運(yùn)行頻 率最高空載啟動(dòng)頻率軸徑長(zhǎng)度55BF003 18006mm70mm選取電動(dòng)機(jī)的輸出功率P= 轉(zhuǎn)速為800r/min 軸概述 軸的用途軸也是組成機(jī)器的主要零件之一，一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。它的位移速度和輸入脈沖數(shù)成正比，因此可以在較寬的范圍內(nèi)，通過改變脈沖頻率來調(diào)速，并能實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的概述本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的直線進(jìn)給的。特別是在短期工作時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的熱慣性較大，電動(dòng)機(jī)在短期內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載說仍可保證上面的原則，故此時(shí)，決定電動(dòng)機(jī)容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動(dòng)機(jī)的過載能力。（1）發(fā)熱：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須保證電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最高工作溫度等于或略小于電機(jī)允許的最高工作溫度。電動(dòng)機(jī)的選擇主要是容量的選擇，如果電動(dòng)機(jī)的容量選小了，一方面不能充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的能力，使生產(chǎn)效率降低，另一方面電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在過載下運(yùn)行，會(huì)使它過早損壞，同時(shí)還可能出現(xiàn)啟動(dòng)困難、經(jīng)受不起沖擊負(fù)載等故障。光杠的最大距離根據(jù)夾具的尺寸確定。12bitA/D轉(zhuǎn)換電壓：12bit電流：11bit12bitA/D轉(zhuǎn)換250μsDC24V或AC24230VDC24V或AC24230VDC24VS7200系列PLC輸入/輸出擴(kuò)展模塊的主要技術(shù)性能如表26所示。（3）通訊擴(kuò)展模塊 除了CPU集成通訊口外，S7200還可以通過通訊擴(kuò)展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。（2）熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊 熱電偶、熱電阻模塊（EM231）是為CPU222，CPU224，CPU226設(shè)計(jì)的，S7200與多種熱電偶、熱電阻的連接備有隔離接口。 基本單元通過其右側(cè)的擴(kuò)展接口用總線連接器（插件）與擴(kuò)展單元左側(cè)的擴(kuò)展接口相連接。CPU221無I/O擴(kuò)展能力，CPU 222最多可連接2個(gè)擴(kuò)展模塊（數(shù)字量或模擬量），而CPU224和CPU226最多可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊。目前S7200主要有三大類擴(kuò)展模塊。表24 S7200 CPU224輸入特性類型源型或匯型輸入電壓DC 24V，“1信號(hào)”：1435A，“0信號(hào)”：05A，隔離光耦隔離，6點(diǎn)和8點(diǎn)輸入電流“1信號(hào)”：最大4mA輸入延遲（額定輸入電壓）所有標(biāo)準(zhǔn)輸入：（可調(diào)節(jié)）中斷輸入：（）（可調(diào)節(jié)）高速計(jì)數(shù)器：（）最大30kHz （3）輸出特性S7200 CPU224輸出特性如表25所示。表23 S7200 CPU224一般性能電源電壓DC 24V，AC 100~230V電源電壓波動(dòng)DC ，AC 84264V（4763Hz）環(huán)境溫度、濕度水平安裝0~550C，垂直安裝0~450C，5~95%大氣壓860~1080hPa保護(hù)等級(jí)IP20到IEC529輸出給傳感器的電壓DC 24V （）輸出給傳感器的電流280mA，電子式短路保護(hù)（600mA）為擴(kuò)展模塊提供的輸出電流660mA程序存儲(chǔ)器8K字節(jié)/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器子模塊1個(gè)可插入的存儲(chǔ)器子模塊數(shù)據(jù)后備整個(gè)BD1在EEPROM中無需維護(hù)在RAM中當(dāng)前的DB1標(biāo)志位、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等通過高能電容或電池維持，后備時(shí)間190h（400C時(shí)120h），插入電池后備200天編程語言LAD，F(xiàn)BD，STL程序結(jié)構(gòu)一個(gè)主程序塊（可以包括子程序）程序執(zhí)行自由循環(huán)。 2. S7200系列PLC的主要技術(shù)性能下面以S7200 CPU224為例說明S7系列PLC的主要技術(shù)性能。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。 （6） 文本顯示器文本顯示器TD200不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES 72918GC000XA0和6ES 72918GD000XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7200系列PLC的專用編程軟件為STEP7Micro/WIN。S7200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡(jiǎn)易型和智能型。表22 S7200系列PLC擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)類 型型 號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM2218無EM222無8EM2234/8/164/8/16模擬量擴(kuò)展模塊EM2313無EM232無2EM23531 （3）.編程器PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫入器、文本顯示器等。S7200系列PLC作為西門子SIMATIC PLC家族中的最小成員，以其超小體積，靈活的配置，強(qiáng)大的內(nèi)置功能，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)電路部分設(shè)計(jì) 三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的控制部分采用PLC控制。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，充分考慮人機(jī)工程、外觀造型、結(jié)構(gòu)可靠和耐用性、加工和裝配工藝性等。總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容大致包括主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、總體布局、系統(tǒng)原理圖、其它。在上述的依據(jù)約束下，對(duì)主要功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)思，初步確定其材料和形狀，進(jìn)行粗略的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1）確定結(jié)構(gòu)原理放案根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案，再充分理解原理的基礎(chǔ)上，確定結(jié)構(gòu)原理方案。產(chǎn)品規(guī)劃階段的任務(wù)是明確設(shè)計(jì)任務(wù)，通常應(yīng)在市場(chǎng)調(diào)查與預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上識(shí)別產(chǎn)品需求，進(jìn)行可行性分析，制定設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書。 總體設(shè)計(jì)方案擬訂 方案擬訂為測(cè)量機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)其中主要是測(cè)量機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)：工作臺(tái)的橫向和縱向進(jìn)給系統(tǒng)，Z軸的進(jìn)給系統(tǒng)，工作臺(tái)上面疊加一個(gè)可拆卸的夾具體，可拆卸夾具具有兩大優(yōu)點(diǎn)：第一，使用時(shí)夾具可固定在工作臺(tái)上，不用時(shí)，即可拆下。第2章 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容設(shè)計(jì)任務(wù)定位三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中機(jī)械部分的設(shè)計(jì)工作臺(tái)包括縱向、橫向和Z軸的運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)承擔(dān)運(yùn)動(dòng)功能。學(xué)會(huì)使用設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)推薦的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和各類標(biāo)準(zhǔn)要結(jié)合實(shí)際情況取舍。從大處講，聯(lián)系實(shí)際是指對(duì)工藝可能性的分析，在參數(shù)擬訂和方案確定中，既要了解當(dāng)今的先進(jìn)生產(chǎn)水平和可能趨勢(shì)，更應(yīng)了解我國(guó)的實(shí)際生產(chǎn)水平，使設(shè)計(jì)的機(jī)器能發(fā)揮最佳的效果。根據(jù)導(dǎo)軌結(jié)合部的設(shè)計(jì)結(jié)果和該運(yùn)動(dòng)的行程，直到基礎(chǔ)支撐件。設(shè)計(jì)一個(gè)部件，其過程大致如下：首先，確定末端執(zhí)行件的概略形狀尺寸，然后，設(shè)計(jì)末端執(zhí)行件與其相臨的下一個(gè)功能部件的結(jié)合的形式與概率尺寸。 6）配件萬向電子測(cè)頭，并通過各種測(cè)頭配件，既可以對(duì)遠(yuǎn)程和深孔進(jìn)行數(shù)據(jù)采點(diǎn)，也能完成中、小型零部件的測(cè)量7）本測(cè)量?jī)x具有方便的現(xiàn)場(chǎng)自校定功能，用戶可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行精度校正，保證在不同環(huán)境溫度下測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。 4）回轉(zhuǎn)支桿(附件另配)可提供裝夾第二只測(cè)量表（或測(cè)量傳感器），從而可擴(kuò)大本產(chǎn)品的使用功能。 2）立柱采用不銹鋼材料，可防銹，抗腐蝕。如果檢測(cè)任務(wù)大部份需要與CAD數(shù)據(jù)協(xié)同比對(duì)檢測(cè)，建議選擇XDMIS測(cè)量軟件。 測(cè)量機(jī)可以根據(jù)使用要求，選配WINCOM測(cè)量軟件或XDmis測(cè)量軟件。 這種類型的測(cè)量機(jī)的Y向測(cè)量范圍有兩種，1200mm 和 1500mm，其Z向測(cè)量范圍最小為1500mm，最大可以達(dá)到2600mm，X向測(cè)量范圍最小為2000mm，可以按用戶要求以500mm的長(zhǎng)度適量增大。由于采用開放式測(cè)量，從而保證了在現(xiàn)場(chǎng)、在模具制造和仿型、在部件檢測(cè)和設(shè)計(jì)室里都可以方便的使用。特別是近二十年來，隨著微機(jī)和光電技術(shù)的迅猛發(fā)展，三坐標(biāo)機(jī)已成為多個(gè)高科技領(lǐng)域諸多技術(shù)的融合產(chǎn)品，包括了微機(jī)、精儀、光電傳感、數(shù)據(jù)分析和人工智能等多項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。第三代測(cè)量機(jī)在第二代的基礎(chǔ)上，配備上相應(yīng)的程序控制和數(shù)據(jù)圖形化軟件處理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)量。導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)己經(jīng)成為一種比較成熟的傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備，它經(jīng)歷了三代產(chǎn)品:第一代測(cè)量機(jī)由手動(dòng)(或機(jī)動(dòng))測(cè)量，測(cè)量結(jié)果由人工處理，效率極低。其主要特征是具有X, Y, Z三個(gè)坐標(biāo)方向的導(dǎo)軌。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量原理將被測(cè)物體置于三坐標(biāo)測(cè)量空間，可獲得被測(cè)物體上各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計(jì)算求出被