（图纸+论文）精密倾角计标定平台设计（全套完整）㊣精品文档值得下载

轮齿条光轴滚动轮等传动，并配以伺服马达驱动。

运动控制系统是在自动控制理论的指导下，以电动机为控制对象，以人或机器的操作为控制核心，以电力电子功率变换装置为执行机构组成的电气传动控制系统。

根据位置反馈形式，即有无反馈装置，运动控制系统分为开环半闭环和全闭环三种控制方式。

开环控制系统没有位置检测反馈装置，这类系统结构简单，控制方便，但位置精度不高。

半闭环控制系统位置反馈装置采用直接安装在伺服电机端部的角度检测元件，这类控制系统虽有位置反馈比较，但大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内，故只可获得较大的定位精度。

全闭环控制系统利用安装在最后级机械运动部件上的光栅等检测元件作为位置反馈装置，这类系统可以消除从电机到被控单元之间整个机械传动链中的传动误差，获得很高的定位精度，但系统的设计和调整较复杂。

随着电力电子技术传感器技术自动控制技术及计算机技术的发展，全闭环运动控制系统在高精度定位系统的机电体化产品中得到越来越广泛的应用。

由于交流伺服系统与直流伺服电机相比，不仅具有动态响应好坚固耐用，经济可靠等优点，而且克服了直流伺服电机造价高寿命短应用环境受限制等缺点，近年来交流伺服系统多用作全闭环运动控制系统。

交流伺服系统包括交流伺服驱动器和伺服电动机，与直流伺服电机相比，交流伺服系统具有以下优点电机散热性好功率相同时，交流伺服电机具有较小的体积和重量由于转子转动惯量小可靠性高，对维护保养要求不高。

在本机械系统中共有三个电机方向电机方向电机，方向上的电机。

下面通过计算分析选择这些电机的型号。

方向驱动电机选择选择电机类型和结构模式选用小惯量系列伺服电机，为了更好地控制停机时同步带的运动，应当选择配有制动器的电机。

选择电机容量电机工作功率计算滚珠丝杠之间为摩擦环节，是个二阶系统，故从控制角度来讲系统不稳定，容易产生振荡现象，导致不能够很好的定位。

滚珠丝杠之间若为间隙配合，丝杠产生回程误差，但是通过双频激光检测系统对进给量的检测和反馈可以进行补偿，问题并不严重若为过盈配合，微小量的进给实现起来比较困难，容易产生爬行现象。

最近些学者的研究表明，滚珠丝杠在数微米的行程范围内呈非线性弹性现象。

根据滚珠和滚道之间的接触状况分别测试了其纳米精度定位的能力。

最主要的是，在进给全行程中，丝杠和螺母配合的松紧程度有变化，滚珠螺母之间产生非线性的接触变形，影响进给运动的平稳性和精度，而且不同滚珠所承受载荷的不致性也影响了它的使用寿命。

钢丝和钢索传动这种传动方法可以获得稳定而平滑的运动方式。

这种传动方式的优点是无反向间隙，但是由于钢丝等具有伸缩性，进给方向的刚性较弱，随着工作台行程的增大，其力矩和输出位移之间存在明显的非线性迟滞现象。

摩擦驱动摩擦驱动是获得平滑而无伸缩变形运动的种较好驱动方式，在国内外的些精密机床和坐标测量仪上有所应用，其中国防科技大学在国家自然科学基金的资助下，对小角度扭轮摩擦进行了系统的研究，并成功研制了扭轮摩擦传动精密定位系统。

图出的是摩擦驱动示意图，摩擦传动具有定位精度高和结构简单的优点，但是在高速进给中电动机轴和摩擦杆之间容易产生滑动，进给方向的刚性较低。

伺服电机减速器驱动轮摩擦杆预紧力线性刻度尺摩擦力图摩擦驱动示意图驱动轴和从动杆是摩擦传动系统的主要元件。

驱动轴亦称滚轮，断面为圆形，由轴承滚动轴承液压轴承空气轴承支撑着，在伺服电机带动下，通过减速器做旋转运动。

从动杆或称滑尺，断面为矩形或圆形，以直角或角度与驱动轴接触，在预压机构产生的压紧力的作用下，接触部位产生摩擦力，带动从动杆作直线运动。

通过比较，我们最终选择摩擦驱动形式。

.本章小结本章主要对数控倾角计整体方案的设计，包括三个坐标上的驱动方式，传动结构的选择，导轨形式的选择等。

液体静压相对于气体静压导轨具有载荷量大刚度高，阻尼高，对振动的衰减好，应用激光干涉仪的情况下，得到定位精度可以达到.，直线运动精度为.。

缺点是目前静压导轨的大部分设计只是依赖于简单的工程计算或者实际经验，缺乏套成熟的理论支持。

采用液体静压导轨时，还存在设备复杂和油污染的问题，成本也非常高。

液体静压导轨由于油的粘性剪切阻力，发热问题不可忽视，因此对液压油必须采取彻底的冷却对策。

液体静压油膜厚度要保持恒定不变比较困难，调试调整费时费力。

而且在运行过程中，需要个压力或流量稳定过滤严格的静压供油系统，才能保证导轨运动的高精度。

空气静压导轨主要有如下特点由于空气的粘性系数为油的以下，而且粘度对温度和压力的变化不敏感，空气静压导轨的摩擦力非常小且近似为常数。

采用空气静压润滑支承，在运动过程中导轨不与支承体直接接触，基准面摩损小，因此精度高而且使用寿命长。

分布于导轨及支承面之间的的空气膜对部件缺陷具有平均效应，容易得到高精度。

爬行少，机械摩损小，噪声低。

发热量少，工作温度范围宽，热变形非常小。

无环境污染。

因此现在国内外大部分的精密测量设备都用空气静压导轨作为精密运动部件在适应参数控制模式下采用气体静压花岗岩导轨得到好于土的位置控制精度。

在精密测量仪中，要求摩擦发热小，载荷不需要太高，因此主要应用空气静压导轨来构成高精度的直线运动机构。

所以根据以上的分析，测量仪的导轨采用空气静压导轨。

凡能同时承受轴向径向或其它方向作用力的气体支撑装置均称为气体静压组合装置。

空气静压导轨是典型的气体静压组合装置。

根据工作台的移动量载荷量和精度要求等的不同，般有如下几种形式，图精密，倾角，标定，平台，设计，毕业设计，全套，图纸绪论.前言.数控测量仪测量原理.数控倾角计的组成和特点.本文主要设计内容及要求数控倾角计整机机构介绍.总体布局.床身材料选用.导轨的设计.进给传动方式的选择进给丝杠钢丝和钢索传动摩擦驱动.本章小结数控倾角计的主要零部件的设计.电机选型方向驱动电机选择方向驱动电机.带的设计计算轴同步带机构的设计计算同步带机构的设计计算.环境控制平台温度控制隔振.光栅尺的选型.本章小结测量仪精度分析.测量仪误差源.测量仪精度分析测量表的精度数学模型的误差测杆受力引起的误差.本章小结结论参考文献致谢绪论.前言随着现代科学技术的飞速发展和对测量方法的深入研究，在机电行业中人们对测量技术的要求也越来越高。

物体的三维轮廓以及形位测量已被广泛应用于机械制造航海航空航天反求工程等领域。

目前物体三维轮廓测量的主要方法有导轨式三坐标机的高精度接触测量激光点扫描和激光线扫描式三坐标轮廓测量激光散斑物体轮廓高精度显微全场测量。

在这些诸多的测量方法中，激光散斑物体轮廓测量法测量精度最高，属非接触和全场测量，测量速度高，但其测量范围小。

此外，三坐标机的测量精度高，已被广泛采用。

但它只能进行接触测量，并且测量速度很慢。

目前，三坐标机主要有两种导轨式数控测量仪和无导轨式三坐标仪，无导轨式数控倾角计在国内尚无同类产品问世。

数控测量仪的多功能测量台是种高精度测量台。

可同时装夹两只测量表或传感器对工件进行多参数测量。

数控测量仪广泛的应用于机械零件加工，模具制造等个方面。

.数控测量仪测量原理将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。

导轨式数控测量仪简称是近二十年来发展起来的种以精密机械为基础，综合光栅与激光干涉计算机应用电子等先进技术的测量设备，在国内外得到了广泛的应用。

其主要特征是具有三个坐标方向的导轨。

目前，导轨式数控测量仪己被广泛地应用于机械制造仪器制造电子汽车计量中心航空和航天等多个工业和研究行业，用来测量机械零件的几何尺寸相对位置和形位误差，包括零件空间曲面汽车白身等多项工作。

导轨式数控测量仪己经成为种比较成熟的传统测量设备，它经历了三代产品第代测量机由手动或机动测量，测量结果由人工处理，效率极低。

第二代测量机在第代测量机的基础上，由微机处理测量结果，形成了微机化测量机。

第三代测量机在第二代的基础上，配备上相应的程序控制和数据图形化软件处理系统，可以实现全自动测量。

其中，第三代是目前的主要产品。

特别是近二十年来，随着微机和光电技术的迅猛发展，三坐标机已成为多个高科技领域诸多技术的融合产品，包括了微机精仪光电传感数据分析和人工智能等多项应用技术。

.数控倾角计的组成和特点，主机机械系统三轴或其它，测头系统，电气控制硬件系统，数据处理软件系统测量软件特点采用花岗石为工作台，其工作面平面度精度高，且稳定性好，受环境温度影响小。

立柱采用不锈钢材料，可防锈，抗腐蚀。

采用精密微分头作微调装置，使测头接触工作的微调量.。

回转支杆附件另配可提供装夹第二只测量表或测量传感器，从而可扩大本产品的使用功能。

轴移动方向的导轨采用天然花岗岩，并配备进口双直线导轨，三轴位移传感器采用进口金属反射光栅和读数头，结合空间误差修正技术，使用中处处体现高精度的测量。

配件万向电子测头，并通过各种测头配件，既可以对远程和深孔进行数据采点，也能完成中小型零部件的测量本测量仪具有方便的现场自校定功能，用户可根据实际情况进行精度校正，保证在不同环境温度下测量数据的真实可靠。

.本文主要设计内容及要求在绘制产品总装图和部件装配图时要注意设计的科学性和条理性。

设计个部件，其过程大致如下首先，确定末端执行件的概略形状尺寸，然后，设计末端执行件与其相临的下个功能部件的结合的形式与概率尺寸。

若为运动导轨结合部，则执行件测相当于滑台，相临部件测相当于滑座，考虑导轨精度，选择并确定导轨的类型及尺寸。

根据导轨结合部的设计结果和该运动的行程，直到基础支撑件。

在设计中，处处从实际出发分析和处理问题是至关重要的。

从大处讲，联系实际是指对工艺可能性的分析，在参数拟订和方案确定中，既要了解当今的先进生产水平和可能趋势，更应了解我国的实际生产水平，使设计的机器能发挥最佳的效果。

从小处讲，指对设计的机械零部件的制造工艺装配和维修要进行认真的切实际的考虑和分析。

学会使用设计手册，对推荐的设计数据和各类标准要结合实际情况取舍。

通过设计实践，了解和掌握结合实际综合思考的设计方法。

数控倾角计整机机构介绍.总体布局我这次设计的数控倾角计总体布局如图所示。

结构整体为移动桥式结构，这种结构简单紧凑刚度好，具有较开阔的空间。

工件安装在固定的工作台上，承载能力较强，工件质量对测量仪的动态性能没有影响工作台采用人造花岗岩材料，其主要优点是变形小稳定性好不生锈，易于作平面加工，易于达到比铸铁更高的平面度，适合制作超精密的平台横梁和轴采用陶瓷材料，在保证所需要的刚度的同时，减少了本身的重量，保证测量仪的测量精度向向向均采用气体静压导轨，使测量仪在运动时有足够的精度向向采用摩擦杆驱动，向采用刚带传动。

图数控倾角计总体布局图其主要技术指标要求如下轴，最大行程，直线度.，光栅反馈分辨率.轴，最大行程，直线度.，光栅反馈分辨率.轴，最大行程，直线度.，光栅反馈分辨率.驱动伺服电机驱动摩擦轮传动导轨形式超精密气体静压导轨承重。

.床身材料选用床身要支撑整机的重量，它应具有良好的刚度和强度，可以采用不同材料，比如优质耐磨铸铁花岗岩人造花岗岩等。

优质耐磨铸铁铸铁是制造床身的传统材料，它的优点是工艺性好。

选用耐磨性好，热膨胀系数低，对振动衰减能力强，并经时效处理的优质合金铸铁作精密仪器的床身，可以得到满意的结果。

近年来，虽然多数精密坐标测量仪和精密机床改用花岗岩，但美国公司和瑞士公司仍使用铸铁床身，他们认为花岗岩有吸湿性，会导致微量变形，降低测量的精度，反不如铸铁好。

花岗岩花岗岩现在已是制造精密测量仪和精密机床的床身的热门材料，这是因为花岗岩比铸铁长期尺寸稳定性好，热膨