三维坐标测量机课程设计

河南理工大学《精密机械设计》课程设计说明书

三坐标工作台设计

学院：机械与动力工程学院

专业班级：测控08-1班

姓名：流川枫

学号：310803020126

指导老师：赵彦如

目录第一章概述

1.1 课程设计的目的

1.2 设计要求

1.3 注意事项

第二章机械结构零部件设计2.1 工作台的设计

2.2 导轨的设计

2.2.1 导轨的材料和类型选择

2.2.2 倾覆力矩的校核

2.2.3 导轨参数的选择

2.2.4 导轨额定载荷的预算

2.2.5 滑动导轨的计算

2.3 导轨的间隙调整

2.4 导轨的润滑

第三章螺旋传动副的设计

3.1 螺旋传动副的选择

3.2 滑动丝杆副的结构选择

3.3 滑动丝杆副的尺寸选择

3.4 螺纹公差

3.5 丝杆的校核

第四章总结体会

第五章参考资料文献

第一章概述

1.1课程设计的目的

本学期我们学习了《精密机械设计基础》这门课，而《精密机械设计基础》课程设计作为实践环节对于整个课程具有非常重要的意义。我们在这个环节中不仅是完成一项指定任务，更重要的是实际走过一个完整的设计过程。我们在课程设计中应该定位为设计者。设计者要进行方案筛选论证，要考虑装配关系，考虑结构工艺性，考虑选材。整个设计采用AutoCAD完成，从3D建模到2D图纸。要求我们每人拿出至少一张可用于加工的图纸。这样的图纸，仅仅图形表达正确是远远不够的。图纸的尺寸标注要合理，要有尺寸公差和形位公差，要正确选择材料，要有技术要求。总之，通过课程设计让我们知道了设计过程包括那些步骤，能够投放生产的加工图纸是什么样子。其目的是：

（1）具体应用、巩固加深和扩大课程及有关先修课程的理论知识、生产知识，了解精密机械设计的一般设计方法和步骤，培养学生的实际设计能力，为以后进行毕业设计打下基础；

（2）掌握正确的设计思想。

通过课程设计使同学掌握仪表的设计思路。机械产品设计，一般其主要过程为：

（接受）设计任务－（拟定）设计方案－设计计算－绘制装配图－绘制零件图

设计过程中需注意以下内容：

1）满足使用要求（功能、可靠性及精度要求）

2）注意工艺性（结构合理、简单，经济性，外观要求）

3）熟悉有关规范、标准、手册

设计中涉及到的零件材料、结构等，均需按照有关标准选择

零件的尺寸、公差等亦应符合相关标准；制图也要符合一定的规范。因此在课程设计过程中要求同学学习、掌握查阅标准及使用手册的能力。

1.2设计要求

三坐标精密工作台是一种用途广泛的功能部件，既可以用于加工系统，也可以用于测量系统。随着科学技术的发展，人类在制造领域中采用的尺度将由微米迈向纳米。精密和超精密加工技术的发展和推广，提高了整个机械制造业的加工精度和技术水平，并普遍提高了机械产品的质量、性能和竞争力。超精密加工的精度已达到了纳米级。甚至是亚纳米级（原子级）。当前，超精密制造的传统加工方法主要有金刚石刀具超精密切削，金刚石微粉砂轮超精密磨削，精密高速切削和精密砂带磨削等。非传统加工方法主要有电子束、离子束、激光束等高能束加工，电火花、电化学加工、光刻（刻蚀）等。出现了具有复合加工机理的电解研磨、磁流体抛光、超声研磨等复合加工方法。超精密加工技术已成为衡量一个国家科学技术水平的重要标志，也是国防工业研制现代化武器装备的关键技术。

三坐标精密工作台主要应用于工程光学实验。利用各种附件的组合和适当的调整，以及配备观察和光学检测仪器，可进行几何光学和物理光学实验。本次课程设计实验微调工作台设计，X/Y/Z三轴微调位移的精度为0.01mm。其附件不设计。三坐标微调工作台X、Y、Z 轴方向的导轨及传动机构，负载重量G=10N，工作台面尺寸C×B×H ＝145mm×160mm×12mm，具体参数为：

1.3注意事项

（1）在课程设计前，应认真研究题目，明确设计要求和已知条件，阅读参考资料，了解课程设计的内容；

（2）对设计方案及结构，设计小组应进行讨论和对比，以明确优、劣、正、误，取长补短，改进设计；

（3）在正式进行设计计算前与指导教师充分讨论设计方案，明确设计方案；

（4）设计方案确定后，将确定的结构方案用计算机绘成草图给指导教师审阅，审阅后可绘制正式的设计图纸；

（5）按规定编制设计计算说明书，将设计说明书和全部图纸交指导教师审查，经认可后方可呈交；

第二章机械结构零部件设计

2.1 工作台的设计

工作台的相关参数设定为：

材料：灰铸铁HT200，密度ρ=7.0g/cm3

长度╳宽度╳厚度：145mm⨯200mm⨯12mm

工作台体积：V=145⨯200⨯12 =348000mm3

工作台质量：m=ρV=7.0╳348000╳10-6=2.436kg

工作台重量：G=mg=23.873N

工作台的有效工作面积：C⨯B⨯H=145mm⨯160mm⨯12mm

工作台最大载荷：F=10N

2.2导轨的设计

2.2.1导轨材料和类型选择

常用的导轨类型有滑动导轨和滚动导轨，在此我们选择滑动三角形导轨。

导轨简图如图所示

1:2

材料：用于导轨的材料，应具有耐磨性好，摩擦因数小，并具有良好的加工和热处理性质。本设计导轨材料应选用HT200，它具有较好的耐磨性，灰铸铁密度为ρ=7.0g/cm3。此灰铸铁导轨的硬度一般为180~200HBW。为了提高导轨表面硬度，采用表明淬火工艺，表面硬度可达55HRC，导轨的耐磨性可提高1~3倍。

2.2.2倾覆力矩的校核

计算的假设

导轨所在部件的刚度很高,受力后导轨面不因部件变形而使变形；

导轨面的宽度远小于其长度；

沿导轨宽度方向比压无变化；

沿导轨长度方向上的比压按线性分布；

导轨面上接触变形与比压成正比。

2.2.3导轨参数选择

表3-1 ：(单位：mm)