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，直线哈尔滨工程大学本科生毕业设计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了足够的重视。日本东京工大研究的精密工作台的定位精度达到，韩国汉城大学研制的宏微结合的行程精密工作台，以激光干涉仪作为位置反馈元件，定位精度达到。这类叠加式宏微组合的精密工作台，更具有实用性，现已成为研制大行程精密定位技术的热点。英国的国家物理研究所所研制的微形貌纳米测量仪器的测量范围是。美国些大学在电子行业和计算机行业的些大公司支持下,开展了纳米精度的位移测量和定位工作的研究,也取得了令人瞩目的成就。直线电机式超精密工作台东京工业大学研制了具有纳米级分辨率的维直线电机驱动超精密工作台。它采用气浮导轨导向，行程,导轨的垂直刚度，水平刚度。工作台重，全部采用氧化铝陶瓷材料。直线电机驱动力,最大加速度,最大速度。反馈测量系统采用激光干涉仪，激光干涉仪的分辨率为。控制系统采用带前馈补偿的控制器。它最大的特点是配置了部电流变阻尼器，可以主动控制系统的动静态特性。系统可以实现的步进定位。直线电机式工作台也可以设计成维运动体化的工作台。住友重工公司开发的直线电机驱动的工作台具有快速运动响应。的步进运动只需就可使定位误差在以内。快速响应对于激光加工和半导体生产是非常关键的。为了实现平而内的转动而研制了三自由度的维直线电机式工作台。定位工作台由个空气轴承垫在底板上导向，通过合成个直线电机的驱动力而产生自山度的运动。工作台重，它在和方向上均具有的行程。激光干涉仪用作工作台的定位反馈。实验测得工作台在，和方向上的定位分辨率分别为,和,最大速度为，频响宽度为。摩擦式驱动超精密工作台法国研制的摩擦驱动工作台重,通过液体静压导轨支撑，工作台的行哈尔滨工程大学本科生毕业设计程为直线工作台的定位精度可达,最大速度为。台湾淡江大学等人设计了利用气体支撑的摩擦轮驱动工作台。反馈测量装置是台量程为的激光干涉仪，整个装置被放置在温度和湿度的环境中。在和步进运动情况下，定位精度均优。国防科技大学的罗兵李圣怡等对摩擦扭轮式精密工作台进行了研究。此系统由高分辨率电机摩擦扭轮传动机构空气静压导轨和控制计算机等组成。摩擦扭轮传动机构导程，光杠长度,螺母刚度气体静压导轨行程，设计直线度交流伺服电机旋转分辨率实验结果表明在的行程上运动分辨率达到。我国的研究现状国内对高精度精密定位研究也很重视。很多家国内重点大学和知名企业开展了高精密定位仪器的研究开发，微调定位工作台的定位精度大致在左右，分辨率在左右，但这些数据大多是样机系统在实验室条件下达到的。由于我国在高精度传感器，微进给技术以及计算机技术上的限制，在研发高精度定位平台及其产业化上尚需努力。清华大学与上海微电子装备有限公司合作开展研究，搭建了国内第套以运动精度为目标的气浮运动试验台，并进行超精密测量和运动控制的研究，己经取得了良好的研究进展。整个超精密工件台试验系统由质量达的花岗石底座基台主动隔振元件两套超精密直线运动系统组成。每套直线运动系统由桑层的粗动与精动系统组成，并由双频激光干涉仪提供位置检测和闭环运动反馈，检测精度可达到。长行程超精密导轨气浮滑块直线电机直线光栅组成大行程粗动系统可以实现以上的行程，以上的加速度和以上的速度。但其动态运动精度仅能达到几微米，定位精度可以达到数百纳米。为了实现乃至更高的运动精度，在上述大行程运动系统的气浮滑块上桑加安形量节距自由高度查表取标准值最小载荷时的高度最大载荷时的工作高度极限载荷和的高度弹簧外径弹簧内径螺旋角参数如表所示。哈尔滨工程大学本科生毕业设计表水平弹簧的参数参数名称数值弹簧材料直径弹簧中径有效圈数节距弹簧的刚度弹簧外径弹簧内径螺旋角自由高度绕轴旋转微调机构的弹簧设计对于此旋转机构所用的弹簧可根据沿轴微调机构设计的弹簧使用类比法查机械设计手册选取。所取弹簧的材料为碳素弹簧钢丝级，端部并紧磨平，支承圈为圈。具体参数如表。表绕轴微调机构弹簧参数参数名称数值弹簧材料直径弹簧中径有效圈数节距弹簧的刚度弹簧外径弹簧内径自由高度哈尔滨工程大学本科生毕业设计仰角调节机构的弹簧设计类同于绕轴旋转微调机构的弹簧设计，查机械设计手册选取。所取弹簧的材料为碳素弹簧钢丝级，端部并紧磨平，支承圈为圈。具体参数如表。表仰角机构弹簧参数参数名称数值弹簧材料直径弹簧中径有效圈数节距弹簧的刚度弹簧外径弹簧内径自由高度微调工作台的支撑和基座设计支承的设计任何种轴都需要支承才能运转，轴上支承部分称为轴颈，用以支承和约束轴颈的结构称为轴承。轴承的选型及其本身的质量，对整机的精度效率寿命和成本都有直接的影响。长依以下几个基本要求选择轴承方向精度运转灵便性对温度变化的不敏感性承受负载的能力成本装调和维修是否方便。精密机械中的滑动轴承，按结构形式可分为圆柱滑动轴承圆锥形滑动轴承和球形端滑动轴承。对于此机构中采用圆柱形滑动轴承，因承受的载荷较小，且转速低，可以不用液体润滑，般做成整体式的轴承。根据精密机械设计基础，可选轴承的材料为。哈尔滨工程大学本科生毕业设计在大多数精密机械中，由于轴承与轴颈之间所承受的载荷较小，直径可以按类比法确定。根据纵横向调节杆的结构尺寸，去轴承内孔直径取长颈比则轴承的长度对于轻载低速高精度的轴承，可选用间隙配合，取配合精度等级，轴承表面的粗糙度较轴颈低些，取基座的设计基座的特点及设计要求精密机械仪器具有各种各样的基座，它们不仅起着连接和支承各种零件相互位置的作用，而且还要保证仪器的工作精度。基座的特点如下尺寸较大，是整台设备的基础支承件，不仅自身重力大，而且承受主要的外载荷作用。结构比较复杂，有很多加工面或孔，而且相互位置精度和本身的精度都较高。根据以上特点，设计时要重点注意刚性热变形精度抗震性以及机构工艺性。结构形状对刚性抗震性稳定性和热变形起着决定性的作用。基座的选用及外形尺寸根据要求，机构的设计可以经验类比的方法进行。根据设计要求，类比其他同类产品，可采用矩形截面形状的基座。而对于材料的选择，据精密机械设计推荐，可以采用铸铁做为材料。具体尺寸及结构如图所示，本章小结本章确定了四维微调工作台的轴粗调和微调轴粗调轴和仰角调节的具体结构传动设计和参数的选择和计算。还对导轨进行了分析选择，以及作用力对导轨工作的影响分析，尺寸的设定和误差分析。还有对本工作台的所涉及到的弹簧的设计与计算。完成了各个主要机构的结构设计计算。哈尔滨工程大学本科生毕业设计图基座哈尔滨工程大学本科生毕业设计第章示数装置的设计示数装置设计要求机械示数装置，是种古典的用以显示信息大小的部件。般有度盘包括度盘刻度环标尺指针包括指针指标游标组成。度盘指针的相对位置，可以表示信息的转换关系及其大小，传动部分则用以传输信息。为了提高示数装置的工作精度，有时亦采用了光学刻度盘或光学判读系统。示数装置的设计与整个精密机械的工作原理和性能有密切的关系，它直接影响机械系统的工作质量。设计时要满足以下要求保证足够的精度。由于示数装置读取或引入的数据必须足够精度，否则会给仪器带来过大的误差。般示数装置的精度时根据仪器总精度提出的，并与总精度相适应。读数方便迅速。应能直接读出被测物理量或引入量的数值，而无任何换算。保证零件的准确的位置，并具有零位调整的可能性。结构简单工艺性好便于制造安装和调整。示数装置的分类按照工作原理不同，示数装置可以分为机械式光学机械式电子式或光电示数装置。由于光电数字显示的示数装置显示精度高，反应速度快，故随着电子技术和光电技术的迅速发展，在些精密机械中已被大量采用。但是由于机械式示数装置的原理和结构简单，使用可靠，故目前任能得到广泛的应用。按示数性质不同，示数装置常见有三种类型，即标尺指针示数装置，自动记录装置和计数装置。本装置的据使用的条件和环境采用了机械式的标尺指针示数装置，主要采用的是直标尺和鼓形标尺。轴方向粗调示数装置的设计类型的选择由于轴轴方向调节的原理相同，粗调的精度相同，可采用相同的示数装置，沿直线运动，采用直标尺指针示数装置。标尺与指针的选择轴方向粗调的的分辨率为，调节的范围为，以中心为基准两边对称。所以标尺的总长度可以取与齿条等长，而测量长度与齿条的啮合移动长度等哈尔滨工程大学本科生毕业设计长，并每边留余量。即分度尺寸的选择分度尺寸的大小是影响读数误差和标尺几何尺寸的重要因素，分度尺寸太小时，读数非常困难，同时读数误差亦显著增大。分度尺寸过大时，标尺长度随之增大。般情况下可取分度尺寸。而标尺的分度值应根据仪器的分度值不应比仪器允许的误差大得太多，否则就不能准确得读取示数。反之，分度值取得过小，只是在读数时读得精确些，但仪器得误差并不因此而改变，因此，在仪器误差定时，把分度值定得过小时没有意义得的。般开说，分度值可取等于或略大于仪器允许的误差。根据仪器的精度要求及标尺的长度，标尺的分度尺寸可取而标尺的分度值取轴微调示数装置的设计设计原理根据轴微调机构的特征，可以采用标尺指针示数装置，而标