【正文】 合理美觀的要求。 四自由度平臺主體結構原理性設計重點進行四自由度平臺結構設計以及設計各方向預拉伸力、預緊力的施加方式，滾珠絲杠副間隙調(diào)整結構設計等。 四自由度平臺傳動系統(tǒng)的理論計算重點進行三向進給傳動結構的設計、校核以及Z向絲杠彎曲撓度，X、Y向?qū)к墢澢鷵隙鹊睦碚撚嬎恪?四自由度結構平臺設計方案的擬定查閱國內(nèi)外相關資料，收集國外相關產(chǎn)品布局形式，運用Pro/E三維仿真手段，構造可能的幾種平臺總體模型。基于上述情況，本課題著重設計X射線衍射殘余應力測試四自由度運動平臺的結構，以求解決此方面的問題。M為2對的斜率，如果衍射面相同，那么選定一組值，測量其對應的并作出圖，采用最小二乘法計算出斜率M,從而得到應力,是試樣平面內(nèi)選定主應力方向后所測得的主應力和應力方向的夾角。 將式（11）代入式（12）并求偏導，得 = （1 3）令K=,M=,則有=。 由于X射線對樣品穿透能力并不強，對高強度鋁合金來說其穿透深度不會超過60，故只能用來探測鋁合金樣品表面的殘余應力，由材料力學知識可知，樣品表面殘余應力分布可視作二維平面內(nèi)的應力狀態(tài)， 其垂直方向樣品方向的主應力，因此，可求得與樣品表面法向成角的應變?yōu)椋? （1 1）式中：、為樣品表面的主應力，E、v是樣品的彈性模量和泊松比。其原理為：當樣品內(nèi)部存在殘余應力之時，晶面的間距將產(chǎn)生變化，進行布拉格衍射時，所得到的衍射峰將相應的移動，而且其所移動的距離與應力大小直接相關。（3）也可精確測量沿層深應力的變化，但此時的測量已經(jīng)屬于有損的了，需對材料進行剝除，以便進行逐層測定。（2）由于 X 射線衍射的穿透深度特別淺，所能測定部件的深度只有 1035，故其測量的僅為材料表面的應力狀態(tài)，不會對材料造成損傷，屬于無損測量。具體有如下特點：（1）技術較為成熟，測量的結果可靠、準確，精度也較高。X 射線法是現(xiàn)如今應用最為廣泛并且最為成熟的部件表面殘余應力測量方法。無損法也被稱為物理檢測法，主要有超聲法、磁性法、掃描電子聲顯微鏡法、X 射線法、X 射線衍射法、電子散斑干涉法和中子衍射法等。機械法是從工件中將具有殘余應力的部件切割或分離出來以使應力釋放，通過測量其應變的變化量求出殘余應力，故此方法會對工件造成一定程度的破壞或損傷，但其理論較完善、技術較成熟、測量精度也較高，目前應用依舊十分廣泛。從而嘗試改變國內(nèi)測量殘余應力機構多為手動、半手動且定位精度不高的現(xiàn)狀。但目前，國內(nèi)殘余應力測量機構多為手動或半手動測量裝置且定位精度不高，無法滿足國內(nèi)制造業(yè)需求。關鍵詞：四自由度 Xray殘余應力 行星滾柱絲杠副 三向進給傳動系統(tǒng)計算 三維模型繪制AbstractAt present, the domestic residual stress measurement instrument mostly are manual or semimanual device and its positioning accuracy is not high, which Can not meet industry needs .This thesis aims to design a fully automatic four degrees of freedom, highprecision, new structural platform. By moving this platform, where the Xray residual stress analysis instruments is placed to achieve precise positioning. In order to achieve highprecision measurement of metal surface residual stress effects which is expected. In the design process, using ball screw deputy achieve X, Y direction requirements of feed transmission, planetary roller screw deputy achieve Z direction requirements of feed transmission, a pair of tapered roller bearings for rotating the Z direction. The transmission system analysis and calculation was Completed. Determine the main dimensions of the system structure, which were focused on three directions drive feed transmission system design calculations and checking. The threedimensional model was drawn by Using Pro / E software Focus drawn threedimensional model of the structure of planetary roller screw deputy and ball screw deputy. Eventually construct a threedimensional model of four degrees of freedom platform. In addition, the specific structure of preload, prestretch, transfer gap, and bearing fixed also were designed and constructed in the design process. In the late, the exterior of this fourDOF platform was designed by using Pro / E softwareKey word: four degrees of freedom，Xray residual stress，planetary roller screw deputy，threedimensional model目錄第一章 緒論 1. 課題的背景 1. 國內(nèi)外相關產(chǎn)品及研發(fā)現(xiàn)狀 1 國內(nèi)外殘余應力研究現(xiàn)狀 1 X射線衍射殘余應力測試的基本原理 2. 本文的主要研究內(nèi)容及技術路線 3第二章 四自由度結構平臺設計方案的擬定 5. X、Y方向傳動進給結構的擬定 5. Z方向幾種方案可行性分析及選定 5 液壓傳動可行性分析 6 傳統(tǒng)滾珠絲杠可行性分析 6 行星滾柱絲杠可行性分析 7. Z方向轉(zhuǎn)動結構的擬定 8. 四自由度結構平臺初始參數(shù)擬定 8. 四自由度平臺布局形式的確定 9第三章 四自由度平臺傳動系統(tǒng)的理論計算 11. 滾珠絲杠傳動的設計與校核 11 滾珠絲杠傳動的設計 12 滾珠絲杠傳動的校核 17. 行星滾柱絲杠傳動的設計與校核 20 行星滾柱絲杠原理及結構介紹 20 行星滾柱絲Z方向彎曲撓度的計算 21 行星滾柱絲杠傳動的設計 24 行星滾柱絲杠的校核 27 行星滾柱絲杠相關參數(shù)的確定 30. 同步帶傳動的設計與計算 32. 導軌強度校核及彎曲撓度計算 35. 底座螺栓的校核 37第四章 四自由度平臺主體結構原理性設計 39. X、Y向進給傳動結構設計 39. Z向進給傳動結構設計 42. Z向轉(zhuǎn)動結構設計 44. 同步帶及帶輪結構設計 45第五章 平臺三維布局及造型輔助設計 46. 四自由度平臺主要部件三維參數(shù)化建模 46 行星滾柱絲杠副 47 滾珠絲杠副及導軌 47 Z方向轉(zhuǎn)動體結構 48 底座 49. 四自由度平臺外觀造型優(yōu)化設計 50結論 52致謝 53參考文獻 545第一章 緒論. 課題的背景隨著國內(nèi)科技進步和制造業(yè)發(fā)展，機械儀器制造的主流趨勢向著高精密的方向發(fā)展。采用Pro/E軟件進行三維模型繪制，重點繪制了行星滾柱絲杠副，滾珠絲杠副三維模型結構，最終構造四自由度平臺三維整體模型，另外，在設計過程中對預緊、預拉伸、調(diào)隙及軸承固定等具體結構也進行了設計。本文在X、Y方向設計了滾珠絲杠副結構滿足傳動進給要求，Z向設計了行星滾柱絲杠副結構實現(xiàn)傳動和一對圓錐滾子軸承實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。中南大學本科生論文 Xray殘余應力分析系統(tǒng)結構設計本科畢業(yè)論文(設計)題 目：Xray殘余應力分析系統(tǒng)結構設計學生姓名：趙英華指導教師：龔海學 院：機電工程學院專業(yè)班級：機械1005班完成時間：2014年5月27日本科生院制2014年5月摘要目前，國內(nèi)殘余應力測量機構多為手動或半手動裝置且定位精度不高，無法滿足制造業(yè)需求。故本文旨在設計一種四自由度（即X、Y、Z三維平動和Z向轉(zhuǎn)動）的全自動、高精度、新型結構平臺，通過此平臺的移動實現(xiàn)放置在其上的Xray殘余應力分析儀器的精確定位，以達到高精度測量金屬表面殘余應力的預期效果。確定了系統(tǒng)結構主要尺寸參數(shù)，其中著重進行了三向進給傳動系統(tǒng)的設計計算及校核。后期采用Pro/E軟件對此平臺進行外觀造型設計。在此大背景下，測量機構殘余應力的需求的越來越強，而且進一步要求殘余應力測量機構實現(xiàn)全自動測量、高精度定位?；谏鲜霈F(xiàn)狀，本課題旨在設計一種四自由度（即X、Y、Z三維平動和Z向轉(zhuǎn)動）全自動Xray殘余應力分析系統(tǒng)結構平臺，并使X射線衍射法測量殘余應力機構實現(xiàn)微米級定位。. 國內(nèi)外相關產(chǎn)品及研發(fā)現(xiàn)狀 國內(nèi)外殘余應力研究現(xiàn)狀目前殘余應力的測量方法主要有機械法和無損法兩大類。主要有取條法、切槽法、鉆孔法和剝層法等，其中破壞性最小是淺盲孔法。這些方法對被測件沒有損傷，但測量設備昂貴，故成本較高、其中以超聲法和X射線法的應用最為成熟。由電腦控制專用的應力測量儀，配備相關軟件，可以進行衍射線強度的修正、進行峰值定位及計算應力等各方面工作，使整個測量變得簡單、快速。與其他的測量方法相比，X射線衍射法在應力測量的定性和定量方面都有著較高的可信度。即測量構件上的應力所用的方法為無直接接觸法，特別是在研究構件各種表面強化技術處理機理，檢測其工藝的效果，以及控制表面機加工質(zhì)量等諸多方面有著極其重要的意義。 X射線衍射殘余應力測試的基本原理X射線衍射法殘余應力測試的基本原理是以所測得的衍射線位移作為初始數(shù)據(jù)，我們測得結果實際為殘余應變量，而殘余應力是通過代入殘余應變量由虎克定律計算出來的。由波長為的X射線，以不同的入射角先后數(shù)次照射到樣品上，測得對應的衍射角2，求出2關于的斜率M，便可計算出其內(nèi)應力，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量樣品表面某一方向上的內(nèi)應力,因此需運用材料力學的方法求出。值由衍射晶面的間距相對變化引起，且可通過衍射峰的位移計算得到 （1 2）式中為在沒有應力狀態(tài)下樣品衍射峰的布拉格角，為有應力狀態(tài)下樣品衍射峰的布拉格角。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，K為定值,稱為應力系數(shù)。. 本文的主要研究內(nèi)容及技術路線我國國內(nèi)現(xiàn)有X射線衍射測量殘余應力機構多為手動或半手動調(diào)節(jié)裝置，定位精度不高，對于普通合金表面殘余應力測試尚能滿足需求，但在航空航天等高精密儀器制造過程中，需要精確定位來測量金屬表面殘余應力，傳統(tǒng)測量裝置便不能滿足要求。本論文以滿足X