[物理]测控仪器设计第4章1.ppt

本章共分为五节： 第一节 仪器的支承件设计 第二节 仪器的导轨及设计 第三节 主轴系统及设计 第四节 伺服机械系统设计 第五节 微位移机构及设计 图11-1-11改装为双基座式结构形式，基座由上、下两部分组成，上基座三点支承在下基座上。下基座又以对应三点支承在地基上，测量台装在下基座两侧台面上，而不受上基座变形影响，提高了测量精度。 ‘ 第一节 概述 作用：支承和引导运动部件按给定方向作往复直线运动。 基本组成: 运动件、承导件 静导轨 － 导轨副中设在支承构件上的，其导轨面为承导面，比较长。 动导轨 － 设在运动件上的，导轨面一般较短。 第一节 概述 导轨的导向原理（保留一个移动自由度） 导轨的导向面 第一节 概述 导轨的分类 按摩擦性质分 滑动摩擦导轨 滚动摩擦导轨 弹性摩擦导轨 流体摩擦导轨 按结构特点分 力封式 – 借助外力保证运动件和承导件导轨面间的接触。 自封式 – 依靠导轨本身的几何形状保证运动件和承导件导轨面间的接触。可以承受倾覆力矩。 第一节 概述 二、导轨的基本要求 导向精度 直线度 平行度 运动轻便、平稳、低速时无爬行现象 耐磨性好 － 精度保持性 对温度变化的不敏感性 足够的刚度 结构工艺好 减小导轨面压强 卸载导轨 静压卸载导轨 减小导轨面压强 卸载导轨 水银卸载导轨 减小导轨面压强 卸载导轨 机械卸载导轨 运动件与承导件直接接触。 优点：结构简单、接触刚度大。 缺点：摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。 第二节 滑动摩擦导轨 滑动摩擦导轨截面的常用形式 凸形导轨 – 不易存屑、脏物、润滑油，低速使用。 凹形导轨 – 与上相反，高速导轨，需保护装置。 圆柱面导轨 优点：加工和检验比较简单，易于达到较高精度。 缺点：对温度变化比较敏感，间隙不能调整。 棱柱面导轨 三角形导轨 – 导向精度高，无间隙，可自动补偿磨损。 矩形导轨 – 制造简单，承载能力大，需调整间隙，不能补偿磨损，导向精度低。 燕尾形导轨 – 制造较复杂，磨损不能补偿，尺寸紧凑，调整（间隙）方便。 组合导轨 双三角形导轨 三角形－平面导轨 矩形导轨 燕尾导轨 （一）滚动摩擦导轨的结构形式1、双V型滚珠导轨 运动灵敏，能承受不大的倾覆力矩。V型角一般取900。 承载能力小，容易压出沟槽。因此，适于载荷小，行程小，灵敏度要求高的仪器部位。属过定位。 2、双圆弧滚珠导轨 滚珠半径R1与滚道半径R2之比R1/R2=0.90—0.95，θ角取450。接触面积大，承载能力强，寿命长。 摩擦力大于 V型滚珠导轨，形状复杂，加工困难，不易达到高精度。属过定位 。 滚道沟槽形状 3、四圆柱棒滚道的滚珠导轨 运动精度和运动的灵活性比较高，维修方便，圆柱磨损后，只需转个方位，仍保持原精度。四个圆柱座同时精加工，安装时测量调整，可实现两圆柱的平行度。 承载力小，属过定位 5、滚柱（针）导轨 承载能力大，耐磨性好，对导轨面的局部缺陷不敏感。取出圆柱后，上下导轨可以互研。 滚针的尺寸比滚柱小，因此，同样尺寸导轨上滚针的排列更紧密，承载能力更大，对导轨面局部缺陷更不敏感。 对 及 的差值要求较严。 6、平面滚柱导轨 形状简单，加工容易。上表面起支撑作用；左面用聚四氟乙烯触头导向，右面的轴承用弹簧压紧在导轨上，以使聚四氟触头压紧在导轨上。 7、滚动轴承导轨 摩擦力矩小，运动灵活，承载能力大，调整方便。用作导轨的滚动轴承与轴承厂供应的标准滚动轴承不同，其外环旋转、内环固定，外环即承载又作导向。所以外环不仅比标准滚动轴承厚，而且精度高如万能工具显微镜和三坐标测量机用的滚动轴承的径向跳动要求在O.5～1μm范围。 （二）滚动摩擦导轨的组合应用 1 滚动与滑动摩擦导轨的组合 平面滑动导轨1接触面大，刚性好，用于承受主要载荷。滚动轴承导轨摩擦力小，运动灵活，用做导向。 2 滚柱导轨与滚动轴承导轨的组合 由于滚柱导轨刚性好，这里采用四条滚柱导轨1起承载作用，两只滚动轴承导轨2和加压轴承3起导向作用。这种滚动导轨的组合，形状简单，加工容易。 运动件的长度 3 、接触强度与刚度计算 1）接触强度计算 主要是核算每个滚动体所承受的最大压力Pmax是否超过导轨材料接触强度所允许的最大压力pa 对于滚柱导轨 对于滚珠导轨 式中，Psmax为计算滑动导轨时的最大比压（MPa）；t为滚动体与滚动体之间的节距（cm）；B为导