微动装置设计说明书

目录
1.绪论 (1)
2.设计理念 (1)
图1 万能工具显微镜 (1)
3.材料选择 (2)
4.实验原理 (2)
图2齿轮杠杆微动装置原理图 (2)
5.齿轮零件图 (4)
图3 齿轮零件图 (4)
图4 齿轮零件实物图 (5)
6.加工工艺路线 (6)
7.齿轮加工方法 (7)
图5齿轮插刀加工齿轮 (7)
8.夹具选择 (8)
图6 夹具示意图 (8)
9.定位误差分析 (9)
10.夹紧力大小的计算 (10)
11.总结与心得体会 (10)
参考文献： (11)
齿轮—杠杆微动装置
1.绪论
日常生活中我们常用“失之毫厘，谬以千里”来形容一点点的错误可能会带来很大的谬误，影响大局，告诫我们做事要注重细节。

而在微动的世界里恰好相反，我们将细小的距离进行放大，来实现微动，因此装置就是个“放大器”。

微动装置一般用于精确、微量地调节某一部件的相对位置，它们是构成精密机械和仪器的不可缺少的部分或重要部件。

2.设计理念
齿轮微动装置一般用于精确、微量地调节某一部件的相对位置，它们是构成精密机械和仪器的不可缺少的部分或重要部件。

这次的设计我们想的是用于显微镜的作台的轴向微动，以实现高倍率物镜的精确调焦。

图1 万能工具显微镜
3.材料选择
我们的的设计主要包括有齿轮、弧形杠杆、顶杆，由于是运用于显微镜工作台的轴向微动，所以要求它的精度要高。

而保证精度的主要是齿轮之间的传动。

所以在选择齿轮材料的时候，必须要保证它的强度，以减少齿轮传动磨损造成的影响。

故而，我们选择的齿轮材料是45号钢，弧形杠杆有齿轮，因此也选择45号钢。

4.实验原理
实验原理图如图2所示。

图2齿轮杠杆微动装置原理图
原动部分是带有小齿轮（z1）的手柄轴A，转动手柄时，通过三级齿轮（z1，
z2，z3，z4，z5）减速，带动扇形齿轮（z6）的微小转动，再借助杠杆使顶杆C 上下运动，因顶杆C离轴很近，而扇形齿轮直径很大，形成较大的杠杆比加之齿轮转动比很大（1:400以上），故微动手轮转动一个较大角度时，顶杆只做很小的上下直线运动。

顶杆上升时，顶动工作台B的上下微动，工作台内有压缩弹簧，产生的推力通过顶杆使齿轮组保持单面啮合状态，从而可以消除齿轮副的间隙所产生的空回误差。

因此微动手轮稍有转动时，将使载物台相当灵敏的上下移动。

按最小转动惯量的原则分配传动比：
i=100
i12=z2/z1=2.5
i34=z4/z3=4
i56=z6/z5=10
设计z1=z3=z5=20，则
z2=z1×i12=50
z4=z3×i34=80
z6=z5×i56=200
我们都知道，一对渐开线齿轮正确啮合的条件是两轮的模数和压力角分别相等。

由于在齿轮杠杆微动装置中齿轮传递的转矩很小，齿轮的模数不用按照强度计算的方法确定。

模数设计得
m1=m2=1.0
m3=m4=0.8
m5=m6=1.0
齿轮分度圆直径:d=mz
d1=20；d2=50；d3=16
d4=64；d5=20；d6=200 传动比i =（z2/z1）（z3/z4）（z6/z5）=100
杠杆传动比的计算:
∆y1(a+b)= ∆y2b
i= ∆y2/∆y1=（a+b）/b=（60+30）/30=3 5.齿轮零件图
1）从动轴齿轮结构示意图
图3 齿轮零件图
2）从动轴齿轮的参数：
模数m 1
齿数z 20
压力角 20°
精度等级8-7-7HK 3）单齿轮的三维模拟示意图
图4 齿轮零件实物图
6.加工工艺路线
1.下料，45号钢，
2.毛坯锻造，自由锻
3.钻孔
4.正火，正火后韧性较好，有利于切削加工
5.粗车外圆及端面，留余1.5~2mm，
6.钳工去毛刺
7.上芯轴，精车外圆，端面至要求
8.检验
9.插齿，留余量0.07~0.1mm
10. 倒角
11.钳工去毛刺
12.剃齿至尺寸上限，（实现微细切削过程）
13.齿部高频淬火
14.插键槽
15.磨内孔端面及齿部
16.清洁
17.总检入库。

7.齿轮加工方法
本次设计，我们采用插齿的方法来加工齿轮。

它的好处是被加工齿轮的模数和压力角等于插齿刀的模数和压力角，故用同一把插齿刀加工不同齿数的齿轮都能得到正确的啮合传动。

缺点是由于插齿刀加工齿轮时切削是不连续的，因而生产率低。

图5为用齿轮插刀加工齿轮的原理。

图5齿轮插刀加工齿轮
被切齿轮 齿轮插刀
齿轮插刀的外形像一个具有刀刃的外齿轮。

加工时，插刀沿轮坯的轴线方向做往复运动；同时插刀与轮坯以恒定的等角速度比做缓慢的回转运动，犹如一对真正的齿轮互相啮合传动一样，插刀刀刃在各个位置的包络线即为所切轮齿的渐开线齿形。

由于这种加工方法是利用齿轮啮合原理，故若改变插刀与轮坯的传动比，用一把刀具可以加工出不同的齿数。

又因为被加工齿轮的模数和压力角等于插齿刀的模数和压力角，故用同一把插齿刀加工不同齿数的齿轮都能得到正确的啮合传动。

8.夹具选择
夹具原理图如图6所示
图6 夹具示意图
1 芯轴
2 工作台
3 支撑凸台
4 工件
5 压圈
6 弹性垫圈
7 螺母
7
1
在插齿机上插齿时工件的定位，工件以内孔在芯轴1上定位，限制了工件在x、y方向的移动和绕x、y轴转动的四个自由度，又以端面在凸台3上定位，限制了工绕x，y轴转动和z方向的移动三个自由度，总共限制了五个自由度属不完全定位。

其中绕x，y轴转动被心轴和凸台被重复限制，出现了过定位。

但当工件的内孔和定位端面是在一次装夹下加工出来的，具有好的垂直度，而夹具的心轴和凸台也具有很好的垂直度，即使二者仍有很小的垂直度偏差，但可由心轴和内孔之间的配合间隙来补偿。

因此，尽管心轴和凸台重复限制了XY自由度，属于过定位，但不会引起相互干涉和冲突，在夹紧力作用下，工件或心轴不会变形。

这种定位的定位精度高，刚性好。

9.定位误差分析
以圆柱孔定位：
设计齿轮内孔尺寸为Φ10H6，心轴的尺寸为Φ10f6.为基孔制间隙配合，且加工时为垂直放置。

定位芯轴与齿轮内孔则可能任一边接触，应考虑加工尺寸方向的两个极限位置及孔轴的最小配合间隙∆min的影响，所以，在加工尺寸方向上的最大基准位置误差可按最大孔和最小轴求得孔中心位置的变动量。

∆JW=δD1+δd1+∆min
孔Φ10H6：
基本偏差EI=0，ES=EI+IT6=+9μm
轴Φ10f6：
基本偏差es=-13μm，ei=es-IT6=-22μm
则：∆JW=9+22+13=44μm
10.夹紧力大小的计算
在加工齿轮过程中，齿轮受到切削力、离心力、惯性力及重力等作用，理论上夹紧力大小应与上述力矩的大小平衡。

由夹紧装置可以看出只需要考虑竖直方向的作用力，且为向上切削时：
夹紧力为F，上下的切削力为f，齿轮重力G，K(1.5~2)为安全系数
F=K(f-G)
11.总结与心得体会
这次的设计实验，我们小组用了两个星期的时间。

设计方向，设计方案选择，夹具设计，工序的确定都是经过一次次的分析讨论，不断的完善，最后得到最切实可行的方案。

确定方案后，然后小组分工合作，有负责画图的，有负责确定参数的，有负责做PPT的，还有负责工序的，当然每一项都还是有经过讨论的，当有不太确定的地方。

但是，毕竟没有什么经验，理论和实际知识都有所欠缺，考虑得还是不太全面，所以在上台演讲的时候，老师也指出了我们的错误，并且说出了自己的看法，指出了我们需要改正的地方。

下来之后，我们又对方案的及时的修改，将老师指出的我们的问题仔细的更正了。

通过这次的设计，我们对于仪器制造这门学科有了更好的认识，也通过这次设计，意识到我们知识和动手能力上的欠缺；知道了团队合作的重要性，并且也学会了合作去完成某一件事；还让我们初步学会了CAD的用法。

这次的设计实验也让我们知道了理论知识固然重要，但是实际问题也需要我们的考虑。

总而言之，通过这次的实验，我们都明白了很多，知道了很多，也学会了很多，真的是受益匪浅！
参考文献：
[1]庞振基，傅雄刚主编. 精密机械零件. 北京：机械工业出版社，1989
[2] 卢松峰主编. 机械零件课程设计手册. 中央广播电视大学出版社，1987
[3]张雪飞，付生力主编. 仪器制造工艺学. 北京：电子工业出版社，1994
[4]杜忠友，张海林主编. AutoCAD完全教程. 电子工业出版社，2008
[5]高政一，刘朝儒主编. 机械制图（第四版）. 高等教育出版社，2004
[6]闻邦椿主编. 机械设计手册（第五版）第1卷. 机械工业出版社，2010
[7]初允绵主编. 仪表结构设计基础. 北京：机械工业出版社，1990。