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（图纸+论文）四维微调工作台结构设计（全套完整）

主要利用感应涡流原理和可控直流电磁铁技术。但是磁悬浮导轨存在发热大控制复杂等缺点，限制了其在超精密加工领域的应用。在大行程精密工作台中多采用静压导轨，而且以气体静压导轨居多，这是因为气体静压导轨具有以下优点摩擦因数和摩擦力都很小，气体支承可在最清洁的状态下工作，具有冷态工作的特点，运动精度高，寿命长，可以在很宽的温度范围和恶劣环境中工作，能够保持很小的间隙。但是也有缺点承载能力低刚度小润滑而需要高的加工精度气体的可压缩性容易引起不稳定性气体无自润滑性及润滑而易生锈等。本设计中由于设计精度的要求，没有使用磁悬浮导轨的必要。其中滚动导轨中采用钢球或滚柱作为滚动体,具有较小的摩擦因数,但滚动导轨中由于滚动体与导轨之间的接触为点接触或线接触,其抗振性与滑动导轨相比较差。滑动导轨中导轨副之间是滑动摩擦,由于工作台整体机构比较小，导轨上承载的载荷不大，导轨中导轨副之间的摩擦很小，再由经济成本及设备维护上的考虑，本工作台选择滑动导轨的形式。本次设计的微调工作台导轨采用燕尾槽型，左右对称布置。导轨与滑轨应有适当的间隙，间隙小，导向准确平稳。.四维微调工作台的组成及工作原理方向粗调机构轴方向调节的粗调通过转动横向调节螺杆，利用齿轮和齿条啮合使转动变为平动，实现轴方向上的粗调。精度依靠所设计的齿轮与齿条的精度，其调节范围依靠齿条的长度，根据需要可设计不同的调节范围以满足实验要求。本设计为保证达到技术标准，要求向调节范围不超出。横向支架螺钉横向导轨连接螺钉齿条调节套横向调节杆螺钉图.方向粗调机构方向微调机构轴方向的微调是利用了螺杆转动螺母移动原理。装置中运动杆尺和顶杆可看作是螺杆，保持轴套和滑动台整体看作是螺母，锁紧螺母主要是为了减小螺纹间隙。旋转运动杆尺来实现微调，最小移动距离可达到.。为保证达到设计精度要求滑动台与导轨的接触面光滑整洁运行平稳，并且保证顶杆上的螺纹精度。图.方向微调机构方向粗调机构图.方向粗调机构轴方向的粗调也可看作是垂直方向上的粗调，其调节原理与轴方向上的粗调原理相同。轴方向调节机构的主要部分由纵向支架滑动轴承纵向调节螺杆齿条纵向导轨等组成。通过转动纵向调节螺杆，利用齿轮和齿条啮合使转动变为平动，实现轴方向上的粗调。精度依靠所设计的齿轮与齿条的精度，其调节范围依靠齿条的长度，根据需要可设计不同的调节范围以满足实验要求。本设计为保证达到技术标准目前传统工作台的材料仍然为钢材，但是其密度大热导率与热膨胀系数大，使得工作台的性能受到影响。有些机床为了降低热变形的影响，在结构上采用了低热膨胀的殷钢，但综合性能仍然不够理想。工程结构陶瓷山于其高强度高硬度和耐高温耐辐射抗腐蚀等优点己逐渐成为工程技术特别是尖端技术的关键材料，将工程结构陶瓷应用在精密平台上是种发展趋势。氧化铝陶瓷的密度为钢的半，热导率与热膨胀系数也均约为钢的半，弹性模量比钢高倍，综合性能比钢要好，因此如日木东京工业大学与住友重工研制的超精密工作台都采用了氧化铝陶瓷作为结构材料。石英陶瓷作为结构陶瓷多应用在玻璃冶金电工航空航人等行业。主要利用其热导率低热膨胀系数小电性能好等优点，但其应用于精密平台还未见报道。石英陶瓷密度小仅为钢的四分之，氧化铝陶瓷的半，热导率与热膨胀系数都比钢与氧化铝陶瓷小个数量级，缺点是弹性模量较小。石英陶瓷材料更适用于轻载的超精密工作台。由于目前传统工作台的材料仍然为钢材,虽然其密度偏大热导率与热膨胀系数大,使得工作台的性能受到影响。但从本工作台的技术要求可知其精度为毫米微米级的。在精密工作台的研究领域精度是相对偏低的。因此由工作台的技术要求及经济成本考虑本设计的工作台材料仍以钢材为主，即以号钢和为主要材料。在些特殊零件上根据需要选用些适宜的材料。.微调工作台导轨设计形式的选择导轨的功用是导向和承载。即保证运动部件在外力作用下，能准确地沿着定的方向运动。导轨的质量在定程度上决定了微调工作台的加工精度工作能力和使用寿命。因此，导轨必须满足下列设计基本要求.导向精度导向精度是指动导轨沿支承导轨运动时，直线运动导轨的直线性和导轨同其他运动之间相互位置的准确性。．精度保持性为了能长期保持导向精度，对导轨提出了刚度和耐磨性的要求。若刚度不足，则直接影响部件之间的相对位置精度和导轨的导向精度，使导轨面上的比压分布不均匀，加剧导轨面的磨损。．结构工艺性在可能的情况下，应尽量使导轨结构简单，便于制造和维护。导轨的般形式有滑动滚动和静压种形式。其中滑动导轨中导轨副之间是滑动摩擦，山于导轨副材料之间存在动静摩擦因数的差异，会产生爬行现象，同时存在磨损，使用寿命不长，在高精密工作台中较少采用滑动导轨。滚动导轨中采用钢球或滚柱作为滚动体，具有较小的摩擦因数，动静摩擦因数的差异极小，可以有效避免爬行现象的产生。但滚动导轨中由于滚动体与导轨之间的接触为点接触或线接触，其抗振性与滑动导轨相比较差。磁悬浮导轨是近几年来兴起的门新技术。更好的滤除噪声对达到未来的测量需求是个很好的解决方案提高测量系统中机械系统的装配和运动精度改善光源的稳定性和相干性降低外界环境的干扰或是设计对环境不敏感的测量系统都是大范围高精度纳米测量进步发展所必须要解决的问题。当前仪器设备的发展趋势主要是向大型化自动化精密化高效化发展。.系统组成及工作原理四维微调工作台在系统的机械结构设计上，采用粗动台和微动台的组合结构，即由粗动台来完成高速运行，解决整个系统的速度问题，进行粗定位，然后由微动台完成精定位，这样可使定位系统达到极高的定位精度和灵敏度，控制简单可靠。该机构采用了齿轮齿条和螺旋传动原理，因此能够实现轴方向的调节，同时还可进行水平转角以及垂直仰角的调节。作为理想的微动工作台,应具有较高的位移分辨率,以保证高的定位精度还应具有较高的几何精度和良好的动态特性同时还应满足工作行程的要求。以此为前提,我们设计了由齿轮齿条和螺旋传动原理构成的机构。四维微调工作台在系统的机械结构设计上，采用粗动台和微动台的组合结构，即由粗动台来完成高速运行，解决整个系统的速度问题，进行粗定位，然后由微动台完成精定位，这样可使定位系统达到极高的定位精度和灵敏度，控制简单可靠。该机构采用齿轮齿条和螺旋传动原理，能够实现轴方向的调节，同时还可进水平转角以及垂直仰角的调节。.轴方向调节可分为粗调微调。粗调通过转动横向调节螺杆，利用齿轮和齿条啮合使转动变为平动，实现轴方向上的粗调。精度依靠所设计的齿轮与齿条的精度，其调节范围依靠齿条的长度，根据需要可设计不同的调节范围以满足实验要求。轴方向的微调是利用了螺杆转动螺母移动原理。装置中运动杆尺和顶杆可看作是螺杆，保持轴套和滑动台整体看作是螺母，锁紧螺母主要是为了减小螺纹间隙。旋转运动杆尺来实现微调，最小移动距离可达到.。.轴方向的粗调也可看作是垂直方向上的粗调，其调节原理与轴方向上的粗调原理相同。.轴方向的调节是利用了螺母转动螺杆移动原理实现的。直槽螺套相当于螺母，立柱和螺杆组成相当于螺杆，轴套是为了防止螺杆的转动，从而实现立柱在轴方向上平稳运动，轴盖是为了防止直槽螺套的窜动。当转动直槽螺套时，螺杆会沿着旋转螺套内的螺旋槽螺旋上升，但由于轴套的限制而消除了螺旋上升中的转动，只剩在轴上的平动，从而实现了在轴方向上的调节。当调好高度时，可用锁紧螺钉固定。．水平转角和垂直仰角的调节原理基本相似，水平转角机构由水平止推杆水平调节杆水平转动调节架防转调节杆，以及连接螺杆水平转动套转轴套组成。当进行大角度粗调时，放松转动调节杆，装置以轴水平转动套可进行度的调节。当角度选定时锁紧防转调节杆，然后调节水平调节杆进行水平方向小角度的调节。该角度调节的精度主要依靠水平调节杆螺纹的精度。微调,工作台,结构设计,毕业设计,全套,图纸目录摘要第章绪论.课题背景及研究意义.国内外研究现状微调工作台的驱动方式国外研究现状我国的研究现状.微调精密定位工作台的发展前景.系统组成及工作原理.本文的主要工作第章四维微调工作台的总体方案设计.微调工作台的结构设计及特点机身结构设计应满足下列要求四维微调工作台的设计特点.微调工作台机体主要材料的选择.微调工作台导轨设计形式的选择.四维微调工作台的组成及工作原理方向粗调机构方向微调机构方向粗调机构方向调节机构水平转角调节机构垂直仰角调节机构.本章小结第章四维微调工作台的结构设计.微调工作台的传动设计计算轴方向粗调结构设计轴方向的粗调机构设计轴方向的粗调机构设计轴方向微调机构设计仰角调节机构设计.导轨的设计作用力方向和作用点位置对导轨工作的影响分析导轨主要尺寸的确定导轨的误差分析.弹簧的设计轴方向微调机构的弹簧设计绕轴旋转微调机构的弹簧设计仰角调节机构的弹簧设计.微调工作台的支撑和基座设计支承的设计基座的设计.本章小结第章示数装置的设计.示数装置设计要求.示数装置的分类.轴方向粗调示数装置的设计类型的选择标尺与指针的选择分度尺寸的选择.轴微调示数装置的设计设计原理设计计算.本章小结结论参考文献致谢第章绪论.课题背景及研究意义随着科学技术的发展，在电子光学机械制造等众多技术领域中迫切需要高精度高分辨率能够灵活控制的微动系统用以直接进行工作或配合其它仪器设备完成高精度的定位和测量。正是这种需要极大地促进了高精密定位和测量技术发展。高精度和高分辨率的超精密工作台系统在近代尖端工业生产和科学研究领域内占有极为重要的地位。它直接影响精密超精密切削加工水平精密测量水平及超大规模集成电路生产水平。同时,它的各项技术指标是各国高技术发展水平的重要标志。.国内外研究现状大行程超精密工作台主要的类型有直线电机式驱动摩擦式驱动，也有采用两级进给的方式，即采用粗动与精动两套系统，以同时兼顾大行程高响应速度和高定位精度。高精度和高分辨率的超精密工作台系统在近代尖端工业生产和科学研究领域内占有极为重要的地位。它直接影响精密超精密切削加工水平精密测量水平及超大规模集成电路生产水平。同时，它的各项技术指标是各国高技术发展水平的重要标志。超精密工作台系统的定位精度和行程范围直接影响生产加工的精度。同时，工作台的速度加速度及启停过程的稳定时间则影响设备的效率，成为系统的重要指标。这些次定位的精密工作台系统可以按精度高低和行程大小分为两类小行程极高精度的工作台系统和大行程高精度的工作台系统。小行程极高精度工作台大多采用压电元件或电磁元件作为驱动装置。行程多在数十微米的范围内，但位移分辨率可高达。大行程高精度工作台是指行程达毫米级以上，但定位精度略低于小行程系统的工作台系统。它大多采用直线电机或摩擦式驱动方式，运动分辨率大多在左右。微调工作台的驱动方式摩擦传动具有正反空程小传动平稳噪声小等优点，适合精密定位。其不足之处是负载能力小，不能够产生太大的驱动力，否则传动过程容易产生打滑现象，因此限制了摩擦驱动的应用范围。与传统机床进给驱动相比，直线电机驱动具有以下优点省略了中间转换机构，减少了机械磨损，系统运行时可以保持高增益，实现精确的进给前馈，对给定的加工路径可以用高速进行准确跟踪，从而保证了机床的高精度和使用寿命。运行时，直线电机不像旋转电机那样会受到离心力作用，因此其直线速度不受限制。直线驱动的惯性主要存在于滑台，因此加工时可以有很高的加速度。直线电机靠电磁推力驱动，故系统噪声很小，改善了工作环境。过去应用直线电机驱动主要集中在高速进给领域，利用了它可以有很高的加速度和运行速度的优点，但随着电机技术的发展，直线电机驱动开始向精密定位发展，如日本研制的几款超精密工作台都应用了直线电机驱动。与传统的进给方式相比，在精密定位领域，直线电机驱动拥有更广阔的应用前景。国外研究现状目前，国外在精密定位技术方而的研究成果较多，世界上各发达国家对高精密技术的发展都给予