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垂直移动平台设计说明书 PAGE 21 SHANGHAI 课程设计说明书 题目：垂直移动平台的设计 学 院 机自学院 专 业 测控技术与仪器 学 号 朱杰 学生姓名 指导教师 章亚男 起讫日期2011.3.9~2011.3.18 目 录 TOC \o 1-3 \u 摘要 3 一．绪论 3 1.1 课程设计的目的 3 1.2 本课程设计的主要内容与要求 4 1.3具体任务及基本要求 4 二．方案设计 5 2.1 方案的比较 5 2.2 方案的选择 6 三．关键技术的设计和计算 7 四．精度分析与误差计算 14 五．结论 18 六．参考文献 19 垂直移动平台设计说明书 摘要 在各种精密仪器及精密机械装置中经常需要精密多维工作平台进行多维调整，包括位置和姿态的调整。这些调整装置可归纳为：水平移动部件、垂直移动部件、旋转运动部件等。在本课程设计中我主要负责上述调整装置中垂直移动部件的设计。 根据设计的具体任务和基本要求，我从移动工作平台总体方案的确定到驱动电机的选择，关键零件的设计都力求在整个设计过程中充分灵活地运用精密仪器设计中的主要原则与原理，如阿贝原则、变形最小原则、基面统一原则、精度匹配原则、测量链最短原则、运动学设计原理等。精度分析时，采用精度设计的基本概念和方法一一找出影响定位精度的误差源并计算出误差数据从而进行分析，有助于合理地精度分配。 本设计说明书包含绪论、方案设计、关键技术的设计和计算、精度分析、结论以及参考文献共六章。最终提交成果包括（1）设计说明书一份 （2）垂直移动工作平台总装图A3图纸一张 （3）丝杠、套筒及横梁零件图A3图纸各一张 关键词：移动平台、滑动丝杠、滚动导轨 一．绪论 1.1 课程设计的目的 本课程设计是“精密仪器设计”课程的后续教学环节，其目的是让学生综合运用“精密仪器设计”课程及其有关光、机、电的先修相关课程的理论和实践知识，进行多维精密工作平台的设计，通过设计使学生了解设计的一般方法和步骤，培养学生课程项目的分析和设计能力、并能熟练运用设计手册。同时锻炼和培养学生的独立工作、调查研究、观察问题、分析问题、解决问题的工作能力。 精密仪器均有较高的精度要求，属精密设备。其基本特点是精度、效率和自动化程度要求高，结构比较复杂，但其共同的基础是精密机械设计技术。与一般的机械设计比较，其主要区别在于精度、分辨率和灵敏度等性能指标上，这就要充分灵活地运用精密仪器设计中的主要原则与原理，如阿贝原则、变形最小原则、基面统一原则、精度匹配原则、测量链最短原则、运动学设计原理、平均读数原理等，同时要掌握精度分析和设计的基本概念和方法。 1.2 本课程设计的主要内容与要求 （1）总体方案设计，包括结构布局设计、运动功能设计、基本参数设计、传动系统设计； （2）总体精度分析和精度分配 （3）测试方案原理总图设计 （4）编写设计说明书 1.3具体任务及基本要求 在各种精密仪器及精密机械装置中经常需要精密多维工作平台进行多维调整，包括位置和姿态的调整。如三坐标测量机的工作平台需要三维的位置调整，高功率激光打靶实验装置中靶的姿态调整等。这些调整装置可归纳为：水平移动部件、垂直移动部件、旋转运动部件等。如某精密实验装置需要六维调整：三维角度，即俯仰、方位、旋转；三维平移，即水平横向、水平纵向和竖直方向。该六维调整装置采用运动部件串联实现。我在本课程设计中主要负责垂直移动部件的设计，其具体任务和要求如下： 垂直移动平台设计： 技术要求： (1) 垂直工作平台的移动范围：≥±10 (2) 分辨率：≤2μm/step (3) 工作台载重：≥6kg (4) 垂直工作面尺寸：100×100mm (5) 工作台定位精度：5μm 任务要求： 移动工作平台的总体方案 驱动电机的选择 完成移动工作平台的总装图设计 完成关键零件的设计 精度分析 设计说明书 二．方案设计 2.1 方案的比较 ① 微分头直接作用，如图2.1所示 图2.1 主要特征： 精密线性轴承副,升降平台,精度高 微分头驱动,定量直观 ②驱动电机位于工作台旁侧，如图2.2所示 图2.2 丝杠将步进电机的旋转运动转换成直线运动后直接由测头推动连接在工作台上的挡块Z向移动移动，从而带动工作台。 ③ 驱动电机位于工作台面中线方位，如图3.3所示。 图 2.3 丝杠将步进电机的旋转运动转换成螺母的直线运动后，通过横梁带动工作台Z向移动，调整位置。回复时依靠弹簧力的作用，弹簧同时起卸荷和消隙作用。 F弹=μmg，其中μ为动静导轨间摩擦系数，m为工作台和载荷总重。 2.2 方案的选择 经选择，我最终采