大型工具显微镜基座设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

大型工具显微镜基座设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

槽板带动横、纵移动板进行水平移动；如果需要圆周方向调节时，人工也是调节蜗杆，蜗杆和涡轮进行传动，进而带动圆盘面板的圆周旋转，在圆盘的不动盘面上刻有角度的标识码，方便调节时有刻度可循。 [10] 本次设计参考 JGX2大型工具显微镜。 JGX－ 2 大型工具显微镜具有下列主要功能和特点： 1．工作台可作 360 度转动，纵横滑板采用精密钢珠导轨结构，有效测程均为 050mm，最小分划 ，相对精度 1‰ ，测量数据可靠，使用寿命长。 2．采用显微镜测角度盘结构， 测角目镜配米字线分划板，适于被测件角度的量测。 另可选配数码电子目镜连接，电脑做图像处理及计算，十分方便；配数码电子视频目镜，直接用电视演示观察检测全过程。 仪器工作照明系统，采用世界先进的通用输入电压， AC100V240V，4763HZ 自动调节电压电源。 并选用 LED发光管白色冷光源，作为上下照明光源，亮度可调节，光源寿命长，操作方便，减少视力的疲劳。 免灰尘、潮湿、气温突变或含有酸碱性的气体环境。 [11] JGX－ 2 大型工具显微镜的光学部件有：目镜、物镜、玻璃工作台等，光学零件的表面油污灰尘清洁，可用脱 脂棉花蘸以少许酒精和乙醚混合液，轻轻揩拭，切勿将镜片擦毛。 JGX－ 2 大型工具显微镜维护、保养、调试，未经技术培训不具备专业技能的人员不得随意拆卸调试和清洗加油。 电源系统出现故障，需先切断电源，再进行检查。 透射照明灯泡需要更换灯泡，先切断电源，再从工作台中央孔洞基座面上，卸除 M2 螺钉两只，即可将灯具拉出，进行检查更换。 JGX－ 2大型工具显微镜主要技术参数如下： [12] 表 JGX2 大型工具显微镜基础参数 项目 技术参数 备注 1．显微物镜 放大倍率 /工作距离 2X/67mm 2． 显微目镜 放大倍率 /视场 15X/13mm 视频显微目镜及连接组件 SED100 1 套 选配 (1)工作台转动范围 (2)工作台玻璃直径 360 度 90mm 陕西理工学院毕业设计 第 6 页 共 21 页 (3)滑板 :横向 X 轴测量范围 纵向 Y 轴测量范围 (4)测微手轮分度值 050mm 050mm (1)工作台转动范围 (2)工作台玻璃直径 (3)滑板 :横向 X 轴测量范围 纵向 Y 轴测量范围 (4)测微手轮分度值 360 度 90mm 050mm 050mm 角度盘分度值 角度盘游标分度值 0360 度 1 度 6 (5+L/20um) 7. 显微镜电源输入电压范围 电源输出电压 LED 光源 上光源 下光源 保险丝管 上下光源灯泡 AC100V240V 4763HZ DC12V 1A/250V 显微镜外形 尺寸 高长宽 装箱外形尺寸高长宽 140mm 450350500 500310430 : 装箱后重量 20kg JGX－ 2大型工具显微镜的主要结构 陕西理工学院毕业设计 第 7 页 共 21 页 图 JGX2 大型工具显微镜结构 、基座设计方案的选择 XY 基座滑动设计方案的选择 A、直线导 轨滑座的设计 在 XY 轴向移动时，我们选择直线导轨作为滑动导轨， 导轨副是数控机床的重要部件之一，导轨的作用是使运动部件能沿一定轨迹运动，并承受运动部件及工件的重量和切削力。 它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度保持性。 [13]数控机床导轨必需具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性，机床在高速进给时不振动、低速进给时不爬行等特性。 目前数控机床使用的导轨主要有 3种：塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。 [14] 目前， 工业搬运机械中 所使用的滑动导轨材料为铸铁对塑料或镶钢对塑料滑动导 轨。 导轨塑料常用聚四氟乙烯导轨软带和环氧型耐磨涂层两类。 （ 1） 聚四氟乙烯导轨软带的特点 ： 摩擦特性好 、 耐磨特性好 、 减振性好 和 工艺性好。 陕西理工学院毕业设计 第 8 页 共 21 页 （ 2） 环氧型耐磨涂层 ： 环氧型耐磨涂层是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成液状或膏状为一组份和固化剂为另一组份的双组份塑料涂层。 [15] 直线滚动导轨副具有以下特点： （ 1） 摩擦因数小 ， 运动灵活； （ 2） 动、静摩擦因数基本相同，因而起动阻力小，而不易产生爬行； （ 3） 可以预紧，刚度高； （ 4） 寿命长； （ 5）精度高； （ 6） 润滑方便，可以采用脂润滑，一次填装，长 期使用； （ 7） 由专业厂生产，可以外购选用。 [16]因此滚动导轨副被广泛应用于精密机床、数控机床、测量机和测量仪器上。 滚动导轨副的主要缺点是抗冲击载荷的能力较差，且滚动导轨副对灰尘屑末等较敏感 ,应有良好的防护罩。 滚动导轨有多种形式，目前常用的滚动导轨为直线滚动导轨。 直线滚动导轨主要由导轨体、滑块、滚柱或滚珠、保持器、端盖等组成。 当滑块与导轨体相对移动时，滚动体在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从工作负荷区到非工作负荷区，然后再滚动回工作负荷区，不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成滚 动体的滚动。 为防止灰尘和脏物进入导轨滚道，滑块两端及下部均装有塑料密封垫，滑块上还有润滑油杯。 [17]最近新出现的一种在滑块两端装有自动润滑的滚动导轨，使用时无须再配润滑装置 . 使用直线滚动导轨作为滑动体时，所得到的 XY 移动的装配图如下图 所示： 图 XY 轴向移动图 B、燕尾槽滑动设计方案 燕尾槽一般与燕尾配合使用 ,在导轨上用得比较多 ,如车床的中拖板 .其作用是 :一是精度较高且间隙可调 ,如车床上的燕尾槽 ,用一轴向可移动的 斜铁 来调间隙 ,二是承载能力大 ,在设计过程中只需要一个螺栓调节其左右移动或者前后移动，对于其设计上结构更加紧凑。 [9]燕尾的设计简图如下图 ： 陕西理工学院毕业设计 第 9 页 共 21 页 图 燕尾的设计方案简图 通过以上的分析对比，在 X/Y轴向移动中，使用直线导轨更便捷，但是从结构上看，直线导轨所占用的空间就比较大，而且不紧凑，而用燕尾槽的设计 XY方向的移动，就可以避免此类问题的发生，在螺栓调节过程中，燕尾的设计更为紧凑，而且对于这种精密调节仪器的底座，燕尾的使用要优先与直线导轨。 、盘面旋转机构的设计 A、 蜗轮蜗杆传动方案设计 蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的运动和动力的。 最常用的是轴交角∑ =90176。 的减速传动。 [18]蜗杆传动能得到很大的单级传动比，在传递动力时，传动比一般为 5~80，常用15~50；在分度机构中传动比可达 300，若只传递运动，传动比可达 1000。 蜗轮蜗杆传动工作平稳无噪音。 蜗杆反行程能自锁。 [19] 这种蜗杆，在垂直于蜗杆轴线的平面 (即端面 )上，齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面上的齿廓 (即轴向齿廓 )为直线，其齿形角α 0=20176。 它可在车床上用直线刀刃的单刀(当导程角γ≤ 3176。 时 )或双刀 (当γ 3176。 时 )车削加工。 安装刀具时，切削刃的顶面必须通过蜗杆的轴线。 这种蜗杆磨削困难，当导程角较大时加工不便。 蜗轮蜗杆传动主要的缺点为：传动效率较低，不宜在大功率下长期连续工作；为了减磨耐磨，蜗轮 齿圈 需用贵重的青铜制造，成本较高。 对于蜗轮蜗杆传动，其主要的传动示意图如下图 ： 陕西理工学院毕业设计 第 10 页 共 21 页 图 蜗轮蜗杆传动示意图 B、锥齿轮传动方案设计 锥齿轮是圆锥齿轮的简称，它用来实现两相交轴之间的传动 ,两轴交角 S称为轴角，其值可根据传动需要确定，一般多采用 90176。 [18]锥齿轮的轮齿排列在截圆锥体上，轮齿由齿轮的大端到小端逐渐收缩变小，如下图。 由于这一特点，对应于圆柱齿轮中的各有关 圆柱 在锥齿轮中就变成了 圆锥 ，如分度锥、节锥、基锥、齿顶锥等。 锥齿轮的轮齿有直齿、斜齿和曲线齿等形式。 直齿和斜齿锥齿轮设计、制造及安装均较简单，但噪声较大，用于低速传动（＜ 5m/s）；曲线齿锥齿轮具有传动平稳、噪声小及承载能力大等特点，用于高速重载的场合。 [20] 圆锥齿轮传动是用来传递两相交轴之间的运动和动力的。 特点是可用于两个互相垂直的轴的传动，而一般圆柱齿轮只能用于平行轴，在进行显微镜基座调节中可以看出，该调节是可以用个水平力传递到垂直方向，从而改变其传动方向和实现台面板圆周旋转的功能。 [21]圆锥齿轮传动具有扭矩 大 力量损失小等特点； 从蜗轮蜗杆传动和锥齿轮传动的设计方案可以看出，两者都有优缺点，但是综合考虑，对于显微镜的基座旋转平台，其实不需要那么高的扭矩和转速，都是靠人工来驱动实现旋转的，所以在进行台面旋转设计上，我们旋转蜗轮蜗杆传动来实现台面的旋转比较理想，所以最终选择蜗轮蜗杆传动。 了解大型工具显微镜最工作原理后，对其进行整体的设计提出相应的方案来。 从提出的方案中来获取最适合的方案来。 陕西理工学院毕业设计 第 11 页 共 21 页 3 传动装置的设计 XY 数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵 — 横向进刀 机构、数控铣床和数控钻床的 XY 工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。 模块化的 XY 数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。 其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在 X、 Y方向的直线移动。 导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。 控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 由于我们设计的显微镜基座调整模块 是标准的 X、 Y 调节平台，在使用过程中都是人工进行手工调节，所以不需要电机进行驱动，只需要在丝杠上面装有可以调节的手柄就可以了。 、导轨和丝杆螺母副的选用 此次设计 XY显微镜基座的工作台，不需要承受较大的载荷，人工手工调节需要重复定位精度高，因此选用燕尾槽滑动作为运动的载体，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便等优点。 人工旋转丝杆运动，通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足  mm 的定位精度，滑动丝杠副间隙较大，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙，所以对于丝杆副的选择好坏直接影响传动精度。 、丝杆轴的设计 轴的用途 轴也是组成机器的主要零件之一，一切做回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。 因此轴的主要功能是支撑和传递运动和动力。 轴的设计也和其它零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。 轴的结构设计是根据轴上零件的安 装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。 轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。 因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。 轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和震动稳定方面的计算。 多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。 这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。 而对刚度要求的轴和受到大力的细长轴，还应进行刚度计算，防止工作时产生过大的弹性变形。 对高速运转的轴，还应进行震动稳定性的计算，防止发生共振而破坏。 轴的材料 轴的材料主要是碳素钢和合金钢。 钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是 45钢。 轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。 轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。 由于影响轴的结构设 计的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。 但轴的结构形式陕西理工学院毕业设计 第 12 页 共 21 页 都必须满足轴和装在轴上零件要有准确的工作位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 拟定轴上零件的装配方案 拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。 所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序、和相互关系。 例如本次设计装配方案是：半联轴器、轴承端盖、圆螺母、套筒、成对角接触球轴承、丝杠螺母副，依次从轴的右端向左端安装，左端只装轴承和端盖。 这样就对个 段轴的粗细顺序作了初步安排。 为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，。