【正文】 六、畢業(yè)設(shè)計(jì) 的進(jìn) 度 安排 ： 第 1周 第 4周：借閱手冊(cè)、收集相關(guān)資料，英譯漢，完成開(kāi)題報(bào)告。 第 9周 第 14周：完成裝配圖，繪制零件圖。 指導(dǎo)教師簽 名 陳純 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名 、陳應(yīng)舒 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)簽名 劉春榮 批準(zhǔn)日期 20200116 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 大型工具顯微鏡基座設(shè)計(jì) 游云仙 （陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器 11級(jí) 04班，陜西 漢中 723000） 指導(dǎo)老師：陳純 [摘要 ]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的 技術(shù)革命與改造。 由于是顯微鏡的基座設(shè)計(jì)，所以在進(jìn)行角度和位移調(diào)節(jié)上都采取手動(dòng)進(jìn)行精密調(diào)節(jié)，首先調(diào)節(jié)手柄與滾珠絲杠連接帶動(dòng)工作臺(tái)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)微小橫向和縱向的位移，手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)小角度的調(diào)節(jié)，其內(nèi)部是利用蝸輪蝸桿傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其次是進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)元件的選擇和 一些零部件的強(qiáng)度校核，最終設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)角度和直線位移的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。自從出現(xiàn)了顯微鏡，人類看到了以前看不到的許多微小生物和構(gòu)成生物的基本單元 —— 細(xì)胞。在普通中學(xué)生物教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)中，很多的是要通過(guò)顯微鏡來(lái)完成，因此，顯微鏡性能的好壞是做好觀察實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。 [2] 小型工具顯微鏡 JGX1型 是具有繁用性的精密 光學(xué)計(jì)量?jī)x器 之一。精確可靠，操作方便。主要使用范圍如下： 圖 小型工具顯微鏡 JGX1 型 （ 1）測(cè)定形狀樣板，樣板刀等按照直角坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)定 。） （ 3） 測(cè)定角度：測(cè)定螺紋梳形 車刀 ， 螺紋銑刀 的螺形角，各種樣板銑刀的輪廓角和各種形狀樣板的角度等。 （ 5）它可配用特殊設(shè)備與附件，并可變換不同的放大倍烽對(duì)于形狀復(fù)雜或微小工件的測(cè)定極為方便 [3] JX6大型工具顯微鏡 JX6 大型工具顯微鏡是一種最基礎(chǔ)的精密光學(xué)測(cè)量?jī)x器 .大型工具顯微鏡為機(jī)器制造工廠、科學(xué)研究機(jī)關(guān)及高等院校的計(jì)量部門廣泛使用的一種多性能計(jì)量?jī)x器。 測(cè)量螺紋的 中徑 、外徑、 內(nèi)徑 、螺距、螺形角、螺形角對(duì)螺紋軸的輪廓位置和螺紋 形狀（齒形圓整性、平面性、平直角等）。 [4] 使用光學(xué)定位器測(cè)量?jī)?nèi)孔和各種槽的寬度。 如果加上 圓弧輪廓目鏡，可方便精確地測(cè)量 ~R100 的圓弧尺寸。并配備不同的放大倍率，以便對(duì)微小工件也能作精確的測(cè)定 . 大型工具顯微鏡 為工廠、科學(xué)研究機(jī)構(gòu)及高等院校的計(jì)量部門廣泛使用的一種多用途的計(jì)量?jī)x器。 主要功能 ： 、樣板刀、沖模和凸輪的形狀 中徑 、外徑、 內(nèi)徑 、螺距、螺形角、螺形角對(duì)螺紋軸的輪廓位置和螺紋形狀（齒面圓整性、平坦性、 平直度 等）。 。 ，可方便精確地測(cè)量半 徑 。配置了優(yōu)于影象法和軸切法的雙光束干涉條紋測(cè)量法使微 [5] 圖 電腦型工具顯微鏡 JX138 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 21 頁(yè) 機(jī)型 萬(wàn)工顯 系統(tǒng)性能得到了大大 提高，軟件的可組合性和可開(kāi)發(fā)性增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能，在更大范圍內(nèi)滿足廣大用戶的需要?？梢杂脕?lái)測(cè)量量程內(nèi)的任何零件的尺寸、形狀、角度和位置。 測(cè)量外 螺紋 （ 螺紋塞規(guī) 、絲桿和 蝸桿 等）的 中徑 、小徑、螺距、 牙型半角 。 測(cè)量電路板、 鉆模 或 孔板 上的孔的 位置度 ，鍵槽的 對(duì)稱度 等 形位誤差 。 近年來(lái)，我國(guó)儀器儀表行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)良好，是得益與我國(guó)機(jī)械、輕紡、冶 金、石化行業(yè)等。 2020年顯微鏡行業(yè)銷售收入 億元， 2020年 15月顯微鏡行業(yè)銷售收入增速有所放緩。 我國(guó)顯微鏡行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前表現(xiàn)為；門類齊全，有一定的行業(yè)基礎(chǔ)，在發(fā)展中國(guó)家，屬于“上游”，與發(fā)達(dá)國(guó)家則差距明顯。 [6] 國(guó)內(nèi)的顯微鏡品牌大多數(shù)由 光學(xué)儀器廠而來(lái)的，因?yàn)樵缙诘娘@微鏡并不是很普及，多由進(jìn)口而來(lái)，隨著戰(zhàn)爭(zhēng)的爆發(fā)，錢臨照等人在云南建立一小型光學(xué)車間，由外廠負(fù)責(zé)加工金屬部件，制成數(shù)百臺(tái)包括有油浸物鏡的高倍顯微鏡，分送抗日后方教學(xué)，醫(yī)學(xué)和工程建設(shè)單位使用，這事國(guó)內(nèi)第一次批量生產(chǎn)顯微鏡。 我國(guó)的顯微鏡制造行業(yè)已經(jīng)有將近 70 年歷史。在世界顯微鏡的中低端市場(chǎng)。顯微鏡行業(yè)對(duì)技術(shù)要求很高，核心是物鏡的設(shè)計(jì)與加工。這些都是需要有資歷、有技術(shù)的人員了。 [7] 在如今現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)中，伴隨著加工零件種類多樣化及工藝合理化發(fā)展的要求，加工零件的方法也呈現(xiàn)出多種多樣，金屬切削加工就是利用刀具切除被加工零件中多余材料的方法，是機(jī)械制造行業(yè)中最基本的加工方法，金屬切削加工過(guò)程是由金屬切削機(jī)床來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而機(jī)床的技術(shù)性能又直接影響機(jī)械制造行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，所以為了提高國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)，必須對(duì)機(jī)械儀器的發(fā)展作出新的要求。 [8] 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 21 頁(yè) 課題研究?jī)?nèi)容 本課題主要進(jìn)行顯微鏡基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先完 包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、及傳動(dòng)絲杠的強(qiáng)度校核，其次是進(jìn)行主要零件的設(shè)計(jì)選擇和計(jì)算，最后設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的顯微鏡調(diào)節(jié)基座，主要研究?jī)?nèi)容如下： 研究調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理； 對(duì) 調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)； 傳動(dòng)絲桿、渦輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核； 繪制機(jī)械裝配圖及零件圖 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 本章小結(jié) 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和學(xué)校的圖書(shū)館查閱大型工具顯微鏡基座的有關(guān)信息，初步了解大型工具顯微鏡的最基本的一些信息。儀器設(shè)備有多種附件，并配備不同的放大倍率，可以對(duì)微小工件作精密的測(cè)定，在儀器上配裝附件的投影設(shè)備，可作為輪廓投影儀器使用。 、基座的工作原理 工業(yè)顯微鏡基準(zhǔn)主要廣泛應(yīng)用于顯微鏡移動(dòng)物體的調(diào)節(jié)作用。 [10] 本次設(shè)計(jì)參考 JGX2大型工具顯微鏡。 2．采用顯微鏡測(cè)角度盤結(jié)構(gòu)， 測(cè)角目鏡配米字線分劃板，適于被測(cè)件角度的量測(cè)。儀器工作照明系統(tǒng)，采用世界先進(jìn)的通用輸入電壓， AC100V240V，4763HZ 自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓電源。免灰塵、潮濕、氣溫突變或含有酸堿性的氣體環(huán)境。 JGX－ 2 大型工具顯微鏡維護(hù)、保養(yǎng)、調(diào)試，未經(jīng)技術(shù)培訓(xùn)不具備專業(yè)技能的人員不得隨意拆卸調(diào)試和清洗加油。透射照明燈泡需要更換燈泡，先切斷電源，再?gòu)墓ぷ髋_(tái)中央孔洞基座面上，卸除 M2 螺釘兩只，即可將燈具拉出，進(jìn)行檢查更換。它在很大程度上決定數(shù)控機(jī)床的剛度、精度和精度保持性。目前數(shù)控機(jī)床使用的導(dǎo)軌主要有 3種：塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。導(dǎo)軌塑料常用聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶和環(huán)氧型耐磨涂層兩類。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 21 頁(yè) （ 2） 環(huán)氧型耐磨涂層 ： 環(huán)氧型耐磨涂層是以環(huán)氧樹(shù)脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成液狀或膏狀為一組份和固化劑為另一組份的雙組份塑料涂層。 [16]因此滾動(dòng)導(dǎo)軌副被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、測(cè)量機(jī)和測(cè)量?jī)x器上。滾動(dòng)導(dǎo)軌有多種形式，目前常用的滾動(dòng)導(dǎo)軌為直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 。當(dāng)滑塊與導(dǎo)軌體相對(duì)移動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動(dòng)，并通過(guò)端蓋內(nèi)的滾道，從工作負(fù)荷區(qū)到非工作負(fù)荷區(qū)，然后再滾動(dòng)回工作負(fù)荷區(qū)，不斷循環(huán)，從而把導(dǎo)軌體和滑塊之間的移動(dòng)變成滾 動(dòng)體的滾動(dòng)。 [17]最近新出現(xiàn)的一種在滑塊兩端裝有自動(dòng)潤(rùn)滑的滾動(dòng)導(dǎo)軌，使用時(shí)無(wú)須再配潤(rùn)滑裝置 . 使用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌作為滑動(dòng)體時(shí)，所得到的 XY 移動(dòng)的裝配圖如下圖 所示： 圖 XY 軸向移動(dòng)圖 B、燕尾槽滑動(dòng)設(shè)計(jì)方案 燕尾槽一般與燕尾配合使用 ,在導(dǎo)軌上用得比較多 ,如車床的中拖板 .其作用是 :一是精度較高且間隙可調(diào) ,如車床上的燕尾槽 ,用一軸向可移動(dòng)的 斜鐵 來(lái)調(diào)間隙 ,二是承載能力大 ,在設(shè)計(jì)過(guò)程中只需要一個(gè)螺栓調(diào)節(jié)其左右移動(dòng)或者前后移動(dòng)，對(duì)于其設(shè)計(jì)上結(jié)構(gòu)更加緊湊。 、盤面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) A、 蝸輪蝸桿傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 蝸桿傳動(dòng)是用來(lái)傳遞空間交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。的減速傳動(dòng)。蝸輪蝸桿傳動(dòng)工作平穩(wěn)無(wú)噪音。 [19] 這種蝸桿，在垂直于蝸桿軸線的平面 (即端面 )上，齒廓為阿基米德螺旋線，在包含軸線的平面上的齒廓 (即軸向齒廓 )為直線，其齒形角α 0=20176。時(shí) )或雙刀 (當(dāng)γ 3176。安裝刀具時(shí)，切削刃的頂面必須通過(guò)蝸桿的軸線。 蝸輪蝸桿傳動(dòng)主要的缺點(diǎn)為：傳動(dòng)效率較低，不宜在大功率下長(zhǎng)期連續(xù)工作；為了減磨耐磨，蝸輪 齒圈 需用貴重的青銅制造，成本較高 。 [18]錐齒輪的輪齒排列在截圓錐體上，輪齒由齒輪的大端到小端逐漸收縮變小，如下圖 。錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲線齒等形式。 [20] 圓錐齒輪傳動(dòng)是用來(lái)傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。 [21]圓錐齒輪傳動(dòng)具有扭矩 大 力量損失小等特點(diǎn)； 從蝸輪蝸桿傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方案可以看出，兩者都有優(yōu)缺點(diǎn)，但是綜合考慮，對(duì)于顯微鏡的基座旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，其實(shí)不需要那么高的扭矩和轉(zhuǎn)速，都是靠人工來(lái)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的，所以在進(jìn)行臺(tái)面旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)上，我們旋轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)臺(tái)面的旋轉(zhuǎn)比較理想，所以最終選擇蝸輪蝸桿傳動(dòng)。從提出的方案中來(lái)獲取最適合的方案來(lái)。模塊化的 XY 數(shù)控工作臺(tái)，通常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可。由于我們?cè)O(shè)計(jì)的顯微鏡基座調(diào)整模塊 是標(biāo)準(zhǔn)的 X、 Y 調(diào)節(jié)平臺(tái)，在使用過(guò)程中都是人工進(jìn)行手工調(diào)節(jié)，所以不需要電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，只需要在絲杠上面裝有可以調(diào)節(jié)的手柄就可以了。 人工旋轉(zhuǎn)絲桿運(yùn)動(dòng)，通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，需要滿足 ? mm 的定位精度，滑動(dòng)絲杠副間隙較大，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到要求，滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙，所以對(duì)于絲桿副的選擇好壞直接影響傳動(dòng)精度。因此軸的主要功能是支撐和傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安 裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。而對(duì)剛度要求的軸和受到大力的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，防止工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形。 軸的材料 軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是 45鋼。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。但軸的結(jié)構(gòu)形式陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 21 頁(yè) 都必須滿足軸和裝在軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序、和相互關(guān)系。這樣就對(duì)個(gè) 段軸的粗細(xì)順序作了初步安排。 1．零件的軸向定位 軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來(lái)保證的。滾動(dòng)軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承，軸肩的高度可查手冊(cè)中軸承的安裝尺寸。如兩零件的間距較大時(shí)，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料用量。軸端擋圈適用于固定軸端零件，可以承受較大的軸向力。本次設(shè)計(jì)的軸向定位是使用左右兩個(gè)軸承端蓋來(lái)進(jìn)行固定軸向的間隙。選用導(dǎo)軌為滾動(dòng)導(dǎo)軌，而一般情況下，滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 ，取摩擦系數(shù) f為 ，則絲杠所受的最大牽引力為 )(m a x GFFfKFF zyx ???? () NfGFF 0 i nm a x ?????? 故其等效負(fù)載可按下式計(jì)算（估算 t1=t2 。 mmNPAd 5 0 0/2..01 0 5/ 330m i n ???? () 絲杠螺母副的選用計(jì)算 絲杠螺母的導(dǎo)程的確定 再本設(shè)計(jì)中，調(diào)節(jié)手柄與絲杠直接相連，傳動(dòng)比 i=1，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要重復(fù)定位精度為 ，所以在圓周范圍內(nèi)，是可以劃分的，比 如 360 度可以劃分為 4個(gè)小刻度為一檔次，也就是說(shuō)圓周方向可以分 90個(gè)刻度，每個(gè)刻度大概為 ，則絲杠的導(dǎo)程為 1mm，就是轉(zhuǎn)動(dòng)一周滑動(dòng)板可以走 1mm，轉(zhuǎn)動(dòng) 4格，可以是 ，所以絲桿的導(dǎo)程為 1mm . 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷 ?aC 查表，取絲杠的工作壽命 Th為 15000h，同時(shí)取精度系數(shù) fa=1，負(fù)荷性質(zhì)系數(shù) fw=105，溫度系數(shù) ft=，硬度系數(shù) fh=1，可靠性系數(shù) fk=；平均轉(zhuǎn)速為 30r/min。39。 . 臨界壓縮負(fù)荷 crF 確定絲杠螺 紋部分的長(zhǎng)度 LU。