畢業(yè)設(shè)計(jì)----ict機(jī)床的掃描機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　工業(yè) CT ，即工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像（Industrial Computerized Tomography，簡稱ICT） 是計(jì)算機(jī)技術(shù)與放射學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生的一門新的成像技術(shù)，在無損檢測(cè)（NDT ）與無損評(píng)價(jià)）NDE )領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用.在工業(yè)X射線CT檢測(cè)系統(tǒng)中，工業(yè)CT機(jī)對(duì)其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和微調(diào)機(jī)構(gòu)提出了很高的精度要求,其運(yùn)動(dòng)

2、精度將直接影響到工業(yè)CT機(jī)成像質(zhì)量和檢測(cè)精度。當(dāng)對(duì)某一物體進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，系統(tǒng)中的載物臺(tái)機(jī)架會(huì)進(jìn)行不斷的運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)架將會(huì)伴隨有機(jī)械徑跳，徑跳會(huì)影響到探測(cè)器接收到的光子數(shù)，最后對(duì)投影數(shù)據(jù)有一定的影響，進(jìn)而影響重建出的物體圖像。本文廣泛深入地進(jìn)行了理論分析和實(shí)際調(diào)研,就掃描機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)比較精密的掃描，運(yùn)用傳統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型方法建立了適合平移運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的模型,進(jìn)而得到更好的掃描圖像。</p><

3、;p>　　關(guān)鍵詞：工業(yè)CT； 無損檢測(cè)； 掃描機(jī)械運(yùn)動(dòng)； 圖像</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Industrial Computerized Tomography (ICT) is a new technology integrating computer technology with radiology. It i

4、s wide applied in NDT and NDE areas,which shows the internal structure features, material density and flaw status of the detected object without damage. In industry X-ray CT detection system,industrial CT mechanism requi

5、res high precision in the motion control system and inching organ, the imaging quality and testing precision of industrial CT machine are affected directly by the leve</p><p>　　Keywordｓ：ICT；NDT；scanning　mech

6、anical　movement；Reconstructed images </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　第一部分 ICT機(jī)的簡介---

7、--------------------------</p><p>　　1.1工業(yè)CT的工作原理---------------------------</p><p>　　1.2 工業(yè)CT的基本結(jié)構(gòu)---------------------------</p><p>　　第二部分 方案的選擇----------------------------- </

8、p><p>　　2.1 功能要求------------------------------------</p><p>　　2.2 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)------------------------------</p><p>　　2.3 使用元件---------------------------------</p><p>　　第三部分 ICT

9、機(jī)床的掃描機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分設(shè)計(jì)---------</p><p>　　3.1總體方案的確定------------------------------</p><p>　　3.2 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇---------------------------</p><p>　　3.2.1導(dǎo)軌副的選用---------------</p><p>　　

10、3.2.2絲杠螺母副的選用--------------------------</p><p>　　3.2.3 步進(jìn)電機(jī)的選用-------------------------- </p><p>　　3.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) --------------------------</p><p>　　3.4 機(jī)械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)與選型-------------<

11、/p><p>　　3.4.1 導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算 -------------</p><p>　　3.4.2 滑動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 -------------</p><p>　　3.4.3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 ------------- </p><p>　　3.4.4 絲杠軸承支承座選擇-------------</p&

12、gt;<p>　　3.4.5 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型-------------</p><p>　　3.4.5 根據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度----</p><p>　　3.4.6 聯(lián)軸器的選用及安裝-------------</p><p>　　3.5數(shù)控工作臺(tái)的安裝--------------------------</p&

13、gt;<p>　　3.5.1 數(shù)控工作臺(tái)的使用注意事項(xiàng)-------------</p><p>　　3.5.2 數(shù)控工作臺(tái)的精度檢測(cè)方法-------------</p><p><b>　　第四部分 </b></p><p>　　結(jié)論---------------------------------- </p>

14、<p>　　謝 辭--------------------------------------------</p><p>　　參考文獻(xiàn)------------------------------------------</p><p>　　第一部分 ICT機(jī)的簡介</p><p>　　工業(yè)CT， 即工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)（Industrial

15、Computerized Tomography ，簡稱ICT）在無損檢測(cè)與無損質(zhì)量評(píng)價(jià)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。它的基本原理是：發(fā)射射線束對(duì)被測(cè)工件的某一選定斷層層面進(jìn)行掃描，探測(cè)器陣列測(cè)定透過工件的射線束強(qiáng)度，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)電信號(hào)經(jīng)過一系列處理后，獲取與掃描透射射線強(qiáng)度成比例的數(shù)字化像素陣列數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過圖像重建系統(tǒng)以二維灰度圖像形式再現(xiàn)工件掃描斷層層面內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況。</p><p>　　工業(yè)CT 是

16、在醫(yī)用CT 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，用于工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行無損檢測(cè)和探傷的先進(jìn)技術(shù)，能緊密、準(zhǔn)確地再現(xiàn)物體內(nèi)部的三維立體結(jié)構(gòu)，定量地提供物體內(nèi)部的物理、力學(xué)等特性，如缺陷的位置及尺寸、密度的變化及水平，最重要的是能對(duì)產(chǎn)品內(nèi)腔進(jìn)行無損檢測(cè)，進(jìn)而得到產(chǎn)品的二維或是三維模型，這一點(diǎn)是其他檢測(cè)技術(shù)所無法比擬的,被認(rèn)為是20 世紀(jì)后期最偉大的科技成果之一[2]。</p><p>　　工業(yè)CT 檢測(cè)的產(chǎn)品包括幾毫米的電子元器件、火工品

17、以及數(shù)米直徑的大型火箭固體發(fā)動(dòng)機(jī)等，產(chǎn)品千差萬別，要求檢測(cè)的范圍、精度、掃描方式等各不相同[3],，因此工業(yè)CT 屬單件定制產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也必須定制開發(fā)，實(shí)際上工業(yè)CT 掃描過程在很大程度上都是相同的，譬如CT 掃描都是由分層運(yùn)動(dòng)、分度運(yùn)動(dòng)、插值運(yùn)動(dòng)三種運(yùn)動(dòng)合成，這樣每次開發(fā)新產(chǎn)品的控制軟件都做很多重復(fù)勞動(dòng)，而且代碼重用性差，生成效率低，更新修改維護(hù)及移植都比教困難，制約了企業(yè)的競爭力?，F(xiàn)在隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，面向?qū)ο蠹夹g(shù)，軟件復(fù)用[

18、4]等軟件工程概念紛紛出現(xiàn)，為解決這個(gè)問題提供了良機(jī)。</p><p>　　1.1工業(yè)CT的原理</p><p>　　工業(yè)CT 是利用射線在被測(cè)工件無損狀態(tài)下,從多個(gè)方向以掃描方式透射被檢測(cè)物體某斷層,用專門的探測(cè)器把經(jīng)過被檢物射線衰減后的信息采集下來,通過計(jì)算機(jī)采用專門的圖像重建算法,把被掃描斷面以二維灰度圖像形式展現(xiàn)出來,其檢測(cè)直觀結(jié)果就是被檢斷層的斷面圖像。通過這種CT圖像就可以清晰

19、地看清被檢物該斷層內(nèi)的結(jié)構(gòu)層次、零件的材質(zhì)情況、有無缺陷、裝配的正確與否,幫助質(zhì)檢人員作出正確的結(jié)論。因此工業(yè)CT 被國際無損檢測(cè)界譽(yù)為最佳無損檢測(cè)手段。</p><p>　　1.2 工業(yè)CT 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖1 所示,工業(yè)CT 系統(tǒng)通常由射線源、機(jī)械掃描系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、屏蔽設(shè)施等組成。其中,射線源、機(jī)械掃描系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)的組合對(duì)一臺(tái)工業(yè)CT

20、 的性能起決定作用。它決定了CT 系統(tǒng)的可能獲得的信息質(zhì)量。</p><p><b>　　射線源</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　Fig.1 .the structure of ICT</p><p><b>　　各部分的基本作用：</b>

21、</p><p><b>　　射線源系統(tǒng)</b></p><p>　　射線源系統(tǒng)產(chǎn)生掃描檢測(cè)用的射線束。按射線能量分，射線源有產(chǎn)生高能X</p><p>　　射線的加速器源、產(chǎn)生中能X射線的放射性同位素源及產(chǎn)生低能射線的X 射線管源三類。射線能量決定了射線的穿透能力，也就決定了被測(cè)物質(zhì)密度及尺寸范圍。醫(yī)學(xué)CT使用產(chǎn)生較低能譜段的X射線管源，而工

22、業(yè)CT根據(jù)用途不同以上三類射線源均在使用，某些場(chǎng)合工業(yè)CT還使用γ射線源。</p><p><b>　　探測(cè)器系統(tǒng)</b></p><p>　　探測(cè)器是一種換能器，它將包含被測(cè)體檢測(cè)斷層物理信息的輻射轉(zhuǎn)換為電信</p><p>　　號(hào)，提供給后面的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作再處理。常用的有“閃爍體+光電器件”和氣體電離室兩種類型，一般是由多個(gè)探測(cè)器組成探測(cè)

23、器陣列，探測(cè)器數(shù)越多其陣列就越大，掃描檢測(cè)斷層的速度就越快。探測(cè)器按信號(hào)轉(zhuǎn)換方式有電流積分和光子計(jì)數(shù)兩類。</p><p><b>　　機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)提供CT的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，提供射線源探測(cè)系統(tǒng)及被測(cè)體的安裝載體及空間位置，并為CT 機(jī)提供所需掃描檢測(cè)的多自由度高精度的運(yùn)動(dòng)功能。 工業(yè)CT多采用第三代掃描檢測(cè)或第三代掃描檢測(cè)的

24、運(yùn)動(dòng)力式，前者的運(yùn)動(dòng)方式為旋轉(zhuǎn)加平移，而后者僅有旋轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用以獲取和收集信號(hào)，它將探測(cè)器獲得的信號(hào)轉(zhuǎn)換、收集、處理和存貯，供圖像重建用，是CT設(shè)備關(guān)鍵部分之一。其主要性能包括信噪比、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)范圍、采集速度及一致性等。</p><p><b>　　控制系

25、統(tǒng)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)決定了工業(yè)CT系統(tǒng)的控制功能，它實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描檢測(cè)過程中機(jī)械運(yùn)</p><p>　　動(dòng)的精確定位控制，系統(tǒng)的邏輯控制，時(shí)序控制及檢測(cè)工作流程的順序控制和系統(tǒng)各部分協(xié)調(diào)，并擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖控制。</p><p><b>　　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

26、是工業(yè)CT設(shè)備的核心，必須具有優(yōu)質(zhì)和豐富的系統(tǒng)資源，以滿足以下幾個(gè)方面的需要：高速有效的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，以滿足系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)校正、圖像重建等的大量運(yùn)算操作；大容量的圖像存貯和歸檔要求；包括隨機(jī)存貯器、在線存貯器和離線歸檔存貯器；專用的高質(zhì)量、高分辨率、高灰度級(jí)的圖像顯示系統(tǒng)；豐富的圖像處理、分析及測(cè)量軟件，提供操作人員強(qiáng)大的分析、評(píng)估的輔助支撐技術(shù)；友好的用戶界面，操作靈活，使用方便、工業(yè)CT 的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以是單機(jī)系統(tǒng)或多機(jī)系統(tǒng)，采用

27、的機(jī)型可以是小型機(jī)，工作站或微機(jī)，這些均視用途及要求確定。</p><p>　　圖像的硬拷貝輸出設(shè)備</p><p>　　工業(yè)CT 的圖像一般可選用高質(zhì)量的膠片輸出設(shè)備、視頻拷貝輸出設(shè)備或高質(zhì)量的激光打印輸出設(shè)備。</p><p>　　第二部分 方案的選擇</p><p>　　結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)又稱草圖設(shè)計(jì)，它的核心問題有兩個(gè)：一是確定各元件的形

28、態(tài)；二是確定構(gòu)成系統(tǒng)的元件（組件）的數(shù)目及相互位置的安排。</p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的不僅是將原理方案結(jié)構(gòu)化，而且要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。</p><p>　　針對(duì)本課題，即通用型納米焦點(diǎn)X射線工業(yè)CT機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先明確該產(chǎn)品所要實(shí)現(xiàn)的功能，確定出原理結(jié)構(gòu)方案；第二明確實(shí)現(xiàn)該功能所要使用的元件；第三設(shè)計(jì)出最優(yōu)的機(jī)構(gòu)來滿足功能要求。</p><p><b&

29、gt;　　2.1 功能要求</b></p><p>　　該產(chǎn)品的總體功能是利用X射線對(duì)工件實(shí)行旋轉(zhuǎn)掃描，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的無損檢測(cè)。其系統(tǒng)如下圖所示：</p><p>　　射線源 探測(cè)器板</p><p><b>　　工件</b></p>

30、<p><b>　　圖2 系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　Fig.2 principle sketch of the system</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)原理圖，可知射線源發(fā)射X射線，X射線穿透工件，之后探測(cè)器板接收X射線，根據(jù)削弱的X射線來檢測(cè)工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.2 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p>

31、;<p>　　由上面的要求可知，被檢測(cè)工件的運(yùn)動(dòng)形式有平移運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，探測(cè)器和射線源的運(yùn)動(dòng)形式有升降運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣該產(chǎn)品就有以下布局：</p><p><b>　　傳統(tǒng)布局</b></p><p>　　其布局形式是：探測(cè)器和放射源作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被檢測(cè)工件作平移運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)。這種布局形式簡單，但精度不高，占用空間大，由于被檢測(cè)

32、工作不作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以這種布局形式常用于醫(yī)用CT機(jī)。</p><p><b>　　臥式布局</b></p><p>　　其布局形式是：探測(cè)器和放射源均不運(yùn)動(dòng)，</p><p>　　被檢測(cè)工件作平移運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 圖3 </p><p>　　該布局形式簡單，占用空間小，

33、符合機(jī)械設(shè)計(jì)原則，但從掃描運(yùn)動(dòng)和CT三維圖像重建精度來看，對(duì)被檢測(cè)工件的運(yùn)動(dòng)精度要求很高。</p><p><b>　　立式布局</b></p><p>　　其布局形式：探測(cè)器和放射源作升降運(yùn)動(dòng)，被檢測(cè)工件作平移運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種布局形式在一定程度上減小對(duì)被檢測(cè)工件的運(yùn)動(dòng)精度要求，但其結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，占用空間較大。</p><p>　　工業(yè)CT

34、機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是向便攜式方向發(fā)展，這就要求該機(jī)器不能占用太大的空間，以便于運(yùn)輸和安裝。而且隨著工藝水平和裝配技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計(jì)并制造出具有很高精度的零部件，且能達(dá)到很高的裝配精度，因此該工業(yè)CT機(jī)采用臥式布局。</p><p><b>　　2.3 使用元件</b></p><p>　　不同用途的工業(yè)CT 系統(tǒng)所用的射線源、射線探測(cè)器和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)很不相同，甚至工業(yè)CT

35、 系統(tǒng)之間的外形也大不相同。此設(shè)計(jì)是通用型工業(yè)CT機(jī)的設(shè)計(jì)，檢測(cè)產(chǎn)品在10Kg左右。</p><p>　　射線源常用X 射線機(jī)和直線加速器，統(tǒng)稱電子輻射發(fā)生器。電子回旋加速器從原則上說可以作CT 的射線源，但是因?yàn)閺?qiáng)度低，幾乎沒有得到實(shí)際的應(yīng)用。X 射線機(jī)的峰值射線能量和強(qiáng)度都是可調(diào)的，實(shí)際應(yīng)用的峰值射線能量范圍從幾KeV 到450KeV；直線加速器的峰值射線能量一般不可調(diào)，實(shí)際應(yīng)用的峰值射線能量范圍從1 ～16

36、MeV，更高的能量雖可以達(dá)到，主要僅用于實(shí)驗(yàn)。</p><p><b>　　所以選用X射線機(jī)。</b></p><p>　　工業(yè)CT 所用的探測(cè)器有兩個(gè)主要的類型——分立探測(cè)器和面探測(cè)。分立探測(cè)器對(duì)于輻射損傷也是最不敏感的。分立探測(cè)器的主要缺點(diǎn)是像素尺寸不可能做得太小，其相鄰間隔(節(jié)距)一般大于0.1mm；另外價(jià)格也要貴一些。 面探測(cè)器的基本優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的——它有

37、著比線探測(cè)器高得多的射線利用率，特別是適合于DR 成像，可以達(dá)到實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)照相。面探測(cè)器也比較適合用于三維直接成像。所有面探測(cè)器由于結(jié)構(gòu)上的原因都有共同的缺點(diǎn)，即射線探測(cè)效率低；無法限制散射和竄擾；動(dòng)態(tài)范圍小等。高能范圍應(yīng)用效果較差。平板探測(cè)器通常用表面覆蓋數(shù)百微米的閃爍晶體（如CsI）的非晶態(tài)硅或非晶態(tài)硒做成。像素尺寸127 或200μm，平板尺寸最大約45cm（18in ）。讀出速度大約3～7.5 幀/s。優(yōu)點(diǎn)是使用比較簡單

38、，沒有圖像扭曲。圖像質(zhì)量接近于膠片照相，基本上可以作為圖像增強(qiáng)器的升級(jí)換代產(chǎn)品。</p><p>　　所以選用平板探測(cè)器。</p><p>　　樣品掃描系統(tǒng)形式上像一臺(tái)沒有刀具的數(shù)控機(jī)床，從本質(zhì)上說應(yīng)當(dāng)說是一個(gè)位置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從重要性來看，位置數(shù)據(jù)與射線探測(cè)器測(cè)得的射線強(qiáng)度數(shù)據(jù)并無什么不同。僅僅將它看成一個(gè)載物臺(tái)是不夠全面的，盡管設(shè)計(jì)掃描系統(tǒng)時(shí)首先需要考慮的是檢測(cè)樣品的外形尺寸和重量，要

39、有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和驅(qū)動(dòng)力來保證以一定的機(jī)械精度和運(yùn)動(dòng)速度來完成掃描運(yùn)動(dòng)。同樣還要考慮，選擇最適合的掃描方式和幾何布置；確定對(duì)機(jī)械精度的要求并對(duì)各部分的精度要求進(jìn)行平衡；根據(jù)掃描和調(diào)試的要求選擇合適的傳感器以及在計(jì)算機(jī)軟件中對(duì)掃描的位置參數(shù)作必要的插值或修正等等。</p><p>　　工業(yè)CT 常用的掃描方式是平移—旋轉(zhuǎn)(TR)方式和只旋轉(zhuǎn)(RO)方式兩種。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)后者。前者更為先進(jìn)。然而在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)說是各

40、有特點(diǎn)。只旋轉(zhuǎn)掃描方式無疑具有更高的線利用效率，可以得到更快的成像速度；然而，平移—旋轉(zhuǎn)的掃描方式的偽像水平遠(yuǎn)低于旋轉(zhuǎn)掃描方式；可以根據(jù)樣品大小方便地改變掃描參數(shù)（采樣數(shù)據(jù)密度和掃描范圍），特點(diǎn)是是檢測(cè)大尺寸樣品時(shí)其優(yōu)越性更加明顯；源—探測(cè)器距離可以較小，提高信號(hào)幅度；以及測(cè)器通道少可以降低系統(tǒng)造價(jià)便于維護(hù)等。</p><p>　　所以采用平移—旋轉(zhuǎn)(TR)方式。</p><p>　　第三

41、部分 ICT機(jī)床的掃描機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分設(shè)計(jì)</p><p>　　掃描機(jī)械運(yùn)動(dòng)主要是有數(shù)控工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)完成的，數(shù)控工作臺(tái)采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副位導(dǎo)向支架，滾珠絲杠副位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)。具有精度高、效率 高、壽命長、磨損小、節(jié)能低耗、摩擦系數(shù)小、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。</p><p>　　3.1總體方案的確定</p><p>　　數(shù)控工作臺(tái)，通常由導(dǎo)軌座、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副、

42、滾珠絲杠螺母副，以及電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。其中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)做執(zhí)行元件用來驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工作臺(tái)的直線移動(dòng)。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和步進(jìn)電機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　作為系統(tǒng)重要的組成部分之一，在進(jìn)行該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮系統(tǒng)的布局和常用的

43、支撐件形狀，在滿足裝備的工作性能的前提下，綜合考慮其工藝性，環(huán)境屬性及工業(yè)美學(xué)等方面的問題，其次根據(jù)支承件的使用要求，受力情況及其他要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證支承件具有良好性能的同時(shí)，又能減輕重量，節(jié)約材料和能源。</p><p>　　本工作臺(tái)要求實(shí)現(xiàn)3個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，即X、Y、Z方向的平動(dòng)，為了減小累積誤差，實(shí)行整體式安裝，X向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和Z向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連，Z向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和Y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝在Y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)

44、上。三維模型如圖：</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　Fig. three-dimensional model</p><p>　　3.2 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇</p><p>　　3.2.1導(dǎo)軌副的選用</p><p>　　根據(jù)工作臺(tái)所承受的載荷及對(duì)精度的要求，可選用滾

45、動(dòng)直線導(dǎo)軌副，大承載，高精度，高速度，低磨損，可靠性及標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)，</p><p>　　3.2.2 絲杠螺母副的選用 </p><p>　　電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，精度要求較高，滑動(dòng)絲杠副無能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到要求，滾珠絲桿副的傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)如下：</p><p>　　高效性滾珠絲杠的機(jī)械傳動(dòng)效率高達(dá)98%，且比梯形絲杠節(jié)省更

46、少的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。</p><p>　　速度在理想的運(yùn)行狀態(tài)下允許最高轉(zhuǎn)速為3000rpm；其高速性相應(yīng)縮短了工作周期。</p><p>　　安裝方式可隨意選擇安裝滾珠絲杠副的位置，但應(yīng)考慮由外部導(dǎo)軌承受所有徑向力。注意：滾珠絲杠副不能承受任何徑向力。</p><p>　　低摩擦性由于滾珠絲杠螺母與滾珠之間均為點(diǎn)接觸，且均經(jīng)過硬化熱處理，所以其摩擦系數(shù)極小，因而

47、大大提高使用壽命。</p><p>　　精度通?，F(xiàn)貨提供的滾珠絲杠副精度為50µm/300mm和23µm/300mm；精度較高。</p><p>　　工作周期滾珠絲杠副允許的工作周期能達(dá)到100%，但在超負(fù)載的情況下會(huì)大大降低使用壽命。</p><p>　　溫度滾珠絲杠副的運(yùn)行溫度為-30°C -80°C，而溫度在80&

48、#176;C - 110°C 之間只允許短期運(yùn)行，特殊情況下也允許在0°C下運(yùn)行。</p><p>　　重復(fù)定位精度重復(fù)定位精度指的是在同樣的運(yùn)行條件下回到起始位置的差值。</p><p>　　安全建議滾珠絲杠副由于摩擦力很小，所以通常不自鎖；如果需要滾珠絲杠副垂直使用，可使用帶制動(dòng)裝置的電機(jī)或其他外加制動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　3.2

49、.3 步進(jìn)電機(jī)的選用 </p><p>　　X，Y向?qū)к壊槐夭捎酶邫n次的電動(dòng)機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。以降低成本，提高性價(jià)比。</p><p>　　Z向?qū)к夁x用帶剎車的步進(jìn)電機(jī)：主要適合垂直運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)，剎車器只需外接12~24VDC即可，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)斷電時(shí)，剎車瞬間啟動(dòng)，起到固定電機(jī)軸的作用，解決步進(jìn)電機(jī)斷電時(shí)電機(jī)仍可以維持鎖死狀態(tài)，</p><p>　　3

50、.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p>　　1）設(shè)計(jì)的工作臺(tái)準(zhǔn)備用于數(shù)控機(jī)床，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。</p><p>　　2）對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)控制，選用MCS-51系列的8位單片機(jī)AT89S52作為控制系統(tǒng)的CPU，能夠滿足相關(guān)指標(biāo)。</p><p>　　3）要設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的控制系統(tǒng)，在

51、選擇CPU之后，還要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，鍵盤與顯示電路，I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。</p><p>　　4）選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。</p><p>　　3.4 機(jī)械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)與選型</p><p>　　3.4.1 導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算 </p><p>　　按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來進(jìn)行估算。

52、包括底板，電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌副等,絲杠支座，軸承，工作板，電機(jī)支座等，</p><p>　　X向拖板（上拖板）尺寸：</p><p>　　長寬高 600×200×24</p><p>　　重量：按重量=體積×材料比重估算</p><p>　　0.6*0.2*0.024*7.8*100

53、00=224.7N</p><p>　　Z向拖板重量： 200N</p><p>　　Y向滑軌及三爪卡盤夾具重量：248N</p><p>　　電機(jī)及導(dǎo)軌副，絲杠副重量，電機(jī)支座，軸承，軸承支座：</p><p>　?。?*1.1+3.52*2+4.2*2+2.3+1.6+3.4+3.1）=291.4N</p><p&g

54、t;　　工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分的總重量：約964N。</p><p>　　3.4.2 滑動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 </p><p>　　X向?qū)к壦艿淖饔昧θ缦拢?lt;/p><p>　　則選如下所示的導(dǎo)軌副：</p><p><b>　　圖5</b></p><p><b>　　Fig.5</

55、b></p><p><b>　　最大工作載荷計(jì)算</b></p><p>　　工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的工作臺(tái)為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為：</p><p><b>　　=+F</b&g

56、t;</p><p>　　其中，移動(dòng)部件重量Ｇ＝964N,外加載荷F=100N，代入式（6-12），得最大工作載荷=341N。</p><p>　　查表根據(jù)工作載荷=341N，初選南京工藝裝備有限公司生產(chǎn)的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，型號(hào)為SL系列的SBS 20 SL型，其額定動(dòng)載荷C=14.225KN，額定靜載荷25.6KN</p><p>　?。?） 距離額定壽命L的計(jì)算&

57、lt;/p><p>　　上述所取的SL系列SBS 20 SL系列導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過C，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級(jí)，導(dǎo)軌的長度為600mm，工作速度較低，載荷不大。分別取硬度系數(shù)f=1.0，溫度系數(shù)f=1.00，接觸系數(shù)f=0.81，精度系數(shù)f=0.9，載荷系數(shù)f=1.5，代入式（3-33），得距離壽命：</p><p><b>　　L=</b&

58、gt;</p><p>　　式中：——接觸系數(shù)，查表可知為0.81；</p><p>　　——溫度系數(shù)，查表可知為0.97；</p><p>　　——載荷系數(shù)，查表可知為1.4；</p><p>　　L——額定壽命，單位為Km；</p><p>　　C——基本額定動(dòng)載，</p><p>　　——

59、計(jì)算負(fù)荷，單位為N。</p><p>　　時(shí)間額定壽命：行程Ls=0.4m，每分鐘往復(fù)n=8，每天開機(jī)8小時(shí)，每年按300個(gè)工作日計(jì)算，則每年工作時(shí)間為8X300=2400小時(shí)。</p><p><b>　　In=</b></p><p><b>　　故滿足要求。 </b></p><p>　　因

60、X向?qū)к壦惺艿妮d荷較大，而Y，Z所承受的載荷略小，所以Y ,Z向選取相同的導(dǎo)軌副一定滿足要求。</p><p>　　3.4.3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 </p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　Fig.6</b></p><p><b>　　軸向負(fù)荷計(jì)算

61、公式：</b></p><p>　　式中F—— 切削力，F(xiàn)=0</p><p>　　W——工件重量加工作臺(tái)重量 W=1064N</p><p>　　U——滾動(dòng)導(dǎo)軌上的滾動(dòng)摩擦系數(shù)（約為0.003-0.004），取U=0.004</p><p>　　則根據(jù)式（3.1）： </p><p>　　= 0.

62、004×1064=4.256N</p><p>　　CT上滾珠絲杠是在低速條件下工作的。</p><p>　　本處的 C。=14KN ，所以選用此絲杠螺母KGF-D2005 RH-EE滿足要求，</p><p>　?。?） 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率</p><p>　　滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為:</p><p>　

63、　式中ψ—滾珠絲杠的螺紋升角</p><p>　　ρ＇—當(dāng)量摩擦角 </p><p>　　根據(jù)當(dāng)量摩擦系數(shù)和當(dāng)量摩擦角關(guān)系（見表3-1），前面已經(jīng)定v=1m/s，所以：ρ＇=4°00′，tgρ＇=0.0025 ；</p><p>　　因?yàn)棣?arctg（Ph/πd） &l

64、t;/p><p>　　式中:Ph—導(dǎo)程，5mm</p><p>　　d——絲杠公稱直徑，20mm</p><p><b>　　ψ＝2.91°</b></p><p>　　則根據(jù)式（3.2）得：η＝0.953。</p><p>　?。?）滾珠絲杠副的安裝</p><p&g

65、t;　　數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要獲得較高的傳動(dòng)剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母本身的剛度之外，滾珠絲杠正確的安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。螺母座及支承座都應(yīng)具有足夠的剛度和精度。通常都適當(dāng)加大和機(jī)床結(jié)合部件的接觸面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸強(qiáng)度，新設(shè)計(jì)的機(jī)床在工藝條件允許時(shí)常常把螺母座或支承座與機(jī)床本體做成整體來增大剛度。 采用兩種組合方式。一種是把向心軸承和圓錐軸承組合使用，其結(jié)構(gòu)雖簡單，但軸向剛度不足。另一種是把推力

66、軸承或向心推力軸承和向心軸承組合使用，其軸向剛度有了提高，但增大了軸承的摩擦阻力和發(fā)熱而且增加了軸承支架的結(jié)構(gòu)尺寸。近年來國內(nèi)外的軸承生產(chǎn)廠家已生產(chǎn)出一種滾珠絲杠專用軸承，這是一種能夠承受很大軸向力的特殊向心推力球軸承，與一般的向心推力球軸承相比，接觸角增大到60º，增加了滾珠的數(shù)目并相應(yīng)減小滾珠的直徑。這種新結(jié)構(gòu)的軸承比一般軸承的軸向剛度提高了兩倍以上，而且使用極為方便，產(chǎn)品成對(duì)出售，而且在出廠時(shí)已經(jīng)選配好內(nèi)外環(huán)的厚度，裝配

67、時(shí)只要用螺母和端蓋將內(nèi)環(huán)和外環(huán)壓緊，就能獲得出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)整好的預(yù)緊力。</p><p>　　滾珠絲杠副安裝方式通常有以下幾種：</p><p>　　(1)雙推一雙推方式 如圖7a所示，絲杠兩端均固定。固定端軸承都可以同時(shí)承受軸向力和徑向力，這種支承方式，可以對(duì)絲杠施加適當(dāng)?shù)念A(yù)拉力，提高絲杠支承剛度，可以部分補(bǔ)償絲杠的熱變形。</p><p>　　(2)雙推一支承方

68、式 如圖7b所示，絲杠一端固定，另一端支承。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力；支承端軸承只承受徑向力，而且能作微量的軸向浮動(dòng)，可以避免或減少絲杠因自重而出現(xiàn)的彎曲。同時(shí)絲杠熱變形可以自由地向一端伸長。(3)采用絲杠固定、螺母旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)方式 如圖7c所示，此時(shí)，螺母一邊轉(zhuǎn)動(dòng)、一邊沿固定的絲杠作軸向移動(dòng)： 由于絲杠不動(dòng)，可避免受臨界轉(zhuǎn)速的限制，避免了細(xì)長滾珠絲杠高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的種種問題。螺母慣性小、運(yùn)動(dòng)靈活，可實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)速高。此種方式

69、可以對(duì)絲杠施加較大的預(yù)拉力，提高絲杠支承剛度，補(bǔ)償絲杠的熱變形。</p><p>　　(4)雙推一自由方式 如圖7d所示，絲杠一端固定，端自由。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力。這種支承方式用于行程小的短絲杠。</p><p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　Fig.7</b></p>

70、<p>　?。?）滾珠絲杠副的防護(hù)</p><p>　　滾珠絲杠副和其他滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)器件一樣，應(yīng)避免硬質(zhì)灰塵或切屑污物進(jìn)入，因此必須裝有防護(hù)裝置。如果滾珠絲杠副在機(jī)床上外露，則應(yīng)采用封閉的防護(hù)罩，如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。安裝時(shí)將防護(hù)罩的一端連接在滾珠螺母的側(cè)面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲桿副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈防護(hù)，密封圈裝在螺母的兩端。接觸式

71、的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成，其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀；接觸式密封圈的防塵效果好，但由于存在接觸壓力，使摩擦力矩略有增加。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈，它采用硬質(zhì)塑料制成，其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反，并稍有間隙，這樣可避免摩擦力矩，但防塵效果差。工作中應(yīng)避免碰擊防護(hù)裝置，防護(hù)裝置一有損壞應(yīng)及時(shí)更換。（4） 滾珠絲杠副的潤滑</p><p>　　潤滑劑可提高耐磨性及傳動(dòng)效率。潤滑劑可分為潤

72、滑油和潤滑脂兩大類。潤滑油一般為全損耗系統(tǒng)用油：潤滑脂可采用鋰基潤滑脂。潤滑脂一般加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)，而潤滑油則經(jīng)過殼體上的油孔注入螺母的空間內(nèi)。每半年對(duì)滾珠絲杠上的潤滑脂更換一次，清洗絲杠上的舊潤滑脂，涂上新的潤滑脂。用潤滑油潤滑的滾珠絲杠副，可在每次機(jī)床工作前加油一次。</p><p>　　3.4.4 絲杠軸承支承座選擇</p><p>　　選用型號(hào)如下圖所示：<

73、/p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　Fig.8</b></p><p><b>　?。?）</b>

74、</p><p><b>　　圖9</b></p><p><b>　　Fig.9</b></p><p>　　由圖中零部件的參數(shù)可知，均滿足要求。</p><p>　　3.4.5 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型</p><p>　　為了達(dá)到系統(tǒng)所要求的位置精度，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置采用永磁

75、同步交流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　X向電機(jī)的選擇：90BYG4501步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　Z向電機(jī)選擇：帶剎車的步進(jìn)電機(jī)５７Ｊ１８８０－８３０－ＳＣ</p><p>　　Y向電機(jī)選擇：90BYG4501步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　(1) X向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選擇</p><p><b

76、>　　工作條件及要求</b></p><p>　　負(fù)載質(zhì)量： \* MERGEFORMAT </p><p>　　運(yùn)動(dòng)行程： \* MERGEFORMAT </p><p>　　最大運(yùn)動(dòng)速度： \* MERGEFORMAT </p><p>　　最高運(yùn)動(dòng)加速度： \* MERGEFORMAT </p>

77、<p>　　運(yùn)動(dòng)定位精度： \* MERGEFORMAT </p><p>　　角速度、加速度的計(jì)算</p><p>　　角速度的計(jì)算: \* MERGEFORMAT </p><p>　　角加速度的計(jì)算： \* MERGEFORMAT </p><p>　　式中：l為滾珠絲杠導(dǎo)程，為 \* MERGEFORMAT 。<

78、;/p><p><b>　　電機(jī)功率的選擇</b></p><p>　　對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)，常見受力負(fù)載一般為干摩擦力矩、慣性力矩、粘性摩擦力矩、重力例句、彈性力矩和風(fēng)阻力矩。就本系統(tǒng)而言，只受其中四種力矩，即干摩擦力矩、慣性力矩、粘性摩擦力矩和彈性力矩。在選擇電機(jī)時(shí)可作簡化計(jì)算，只考慮其中三種力矩，即干摩擦力矩、慣性力矩和粘性摩擦力矩，但從實(shí)際情況出發(fā)，干摩擦力矩并不能實(shí)際計(jì)

79、算出來，故只考慮兩種力矩，慣性力矩和粘性摩擦力矩，以電機(jī)電動(dòng)負(fù)載所需最大功率為選擇電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)則，經(jīng)過計(jì)算可知電機(jī)所受軸向負(fù)載力和慣性力矩分別為：</p><p><b>　　F=</b></p><p><b>　　所以電機(jī)功率為</b></p><p>　　式中： \* MERGEFORMAT ——電機(jī)工況安全系數(shù)，初取

80、為10；</p><p>　　\* MERGEFORMAT ——傳動(dòng)效率，聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率為0.95，滾珠絲杠的傳動(dòng)效率為0.85；</p><p>　　\* MERGEFORMAT ——負(fù)載質(zhì)量；</p><p>　　\* MERGEFORMAT ——負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，由絲杠傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的相關(guān)計(jì)算公式可知，負(fù)載折算到點(diǎn)傳動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為</p>

81、<p>　　所選電機(jī)參數(shù)和經(jīng)計(jì)算所得參數(shù)如下：</p><p>　　90BYG4501步進(jìn)電機(jī)，額定功率： \* MERGEFORMAT ；額定扭矩： \* MERGEFORMAT ；最大扭矩： \* MERGEFORMAT ；額定轉(zhuǎn)速： \* MERGEFORMAT ；電機(jī)慣量： \* MERGEFORMAT 。</p><p>　　(2) Z向電機(jī)選擇：</

82、p><p>　　Z向工作臺(tái)是豎直運(yùn)動(dòng)的，選用此電機(jī)５７Ｊ１８８０－８３０－ＳＣ主要適合垂直運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)，剎車器只需外接12~24VDC即可，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)斷電時(shí)，剎車瞬間啟動(dòng)，起到固定電機(jī)軸的作用，解決步進(jìn)電機(jī)斷電時(shí)電機(jī)仍可以維持鎖死狀態(tài)。</p><p><b>　　圖9</b></p><p><b>　　Fig.9</b>&l

83、t;/p><p>　　５７Ｊ１８８０－８３０－ＳＣ步進(jìn)電機(jī)，額定功率： \* MERGEFORMAT 0.3Kw；額定扭矩：4.5N·M；最大扭矩： \* MERGEFORMAT ；額定轉(zhuǎn)速： \* MERGEFORMAT ；斷電后自鎖力矩2.2N·M。</p><p>　　有以上X軸所用電機(jī)的選擇可知，在滿足要求的情況下，此向所受的載荷較少，所以選用此電機(jī)符合要求。

84、</p><p>　　3.4.5 根據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度</p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)中的當(dāng)量剛度K或當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度C主要由最后傳動(dòng)件的剛度K0或C0決定的，在估算時(shí)，取K=K0，C=C0</p><p>　　對(duì)滾珠絲杠傳動(dòng),其變形主要包括：</p><p><b>　?、俳z杠拉壓變形</b><

85、/p><p><b>　　②扭轉(zhuǎn)變形</b></p><p>　?、劢z杠和螺母的螺紋接觸變形及螺母座的變形。</p><p>　?、茌S承和軸承座的變形。</p><p>　　在工程設(shè)計(jì)和近似計(jì)算時(shí)，一般將絲杠的拉壓變形剛度的三分之一作為滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度K0，根據(jù)支承形式可得：</p><p>　　

86、式中：E=2.06×10 -4(Kgf/ mm 2)</p><p>　　F=754.8mm 2 </p><p>　　L=Ls＝250 mm</p><p><b>　　則根據(jù)式得：</b></p><p>　　K0=203.2N/mm</p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)剛度較大，可以滿足要

87、求。</p><p>　　3.4.6 聯(lián)軸器的選用及安裝</p><p>　　(1) 選用梅花形彈性聯(lián)軸器其，主要適用于起動(dòng)頻繁、正反轉(zhuǎn)、中高速、中等扭矩和要求高可靠性的工作場(chǎng)合。</p><p>　?。?）工作穩(wěn)定可靠，具有良好的減振、緩沖和電絕緣性能。</p><p>　　（2）結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，適用于中高速場(chǎng)合

88、。</p><p>　?。?）具有較大的軸向、徑向和角向補(bǔ)償能力。</p><p>　?。?）高強(qiáng)度聚氨酯彈性元件耐磨耐油，承載能力大，使用壽命長，安全可靠。</p><p>　　（5）聯(lián)軸器無需潤滑，維護(hù)工作量少，可連續(xù)長期運(yùn)行。</p><p>　　(2) 聯(lián)軸器的安裝方法</p><p>　　冷裝法　　對(duì)于聯(lián)軸

89、器與軸有相應(yīng)間隙的配合可在清理干凈配合表面后,涂抹潤滑油脂直接安裝。對(duì)于過渡配合和過盈量不是很大的配合,或者有特殊要求的配合(如保護(hù)已裝精密另部件)可采用壓入法,但需要壓入設(shè)備。聯(lián)軸節(jié)的熱裝配工作常用于大型電機(jī)、壓縮機(jī)和軋鋼機(jī)等重型設(shè)備的安裝中，因?yàn)檫@類設(shè)備中的聯(lián)軸節(jié)與軸通常是采用過盈配合聯(lián)接在一起的。過盈聯(lián)接件的裝配方法有：壓入裝配、低溫冷裝配和熱套裝配等數(shù)種。冷縮裝配法一般用液氮等作為冷源，且需有一定的絕熱容器，故也只能在有條件時(shí)才

90、采用。</p><p>　　熱裝法　　熱套裝配的本質(zhì)原理是加熱包容件(孔)，使其直徑膨脹一個(gè)配合過盈值，然后裝入被包容件(軸)，待冷卻后，機(jī)件便達(dá)到所需結(jié)合強(qiáng)度。實(shí)際上，加熱膨脹值必須比配合過盈值大，才能保證順利安裝而不致于在安裝過程中因包容件的冷卻收縮，出現(xiàn)軸與孔卡住的嚴(yán)重事故。同時(shí)，為了保證具有較大的嚙合力——結(jié)合強(qiáng)度，熱套裝配的結(jié)合面要經(jīng)過加工，但不要過分光潔，因?yàn)橐欢ǖ谋砻娲植诙?一般為Ra3.2)，不

91、受軸向移動(dòng)而被壓平，冷卻以后，將使內(nèi)外機(jī)件的結(jié)合強(qiáng)度較大，所能傳遞的扭距也較大。</p><p>　　3.5數(shù)控工作臺(tái)的安裝</p><p>　　數(shù)控精密工作臺(tái)必需安裝在剛性良好的基座上，基座安裝面粗糙度最低Ra1.60，平面度7級(jí)精度，必要時(shí)進(jìn)行刮研加工。按照數(shù)控工作臺(tái)底座上的安裝孔位置配加工基座安裝孔，用圓柱頭內(nèi)六角螺釘緊固。 </p><p>　　3.5.1

92、數(shù)控工作臺(tái)的使用注意事項(xiàng)</p><p>　　數(shù)控工作臺(tái)設(shè)定行走程序必須在有效行程內(nèi)，不得經(jīng)常沖擊機(jī)械極限行程擋塊，更不能直接用于限位。在頻繁更換程序條件下，要自行設(shè)定電氣限位開關(guān)，進(jìn)行保護(hù)。 </p><p>　　工作臺(tái)各滾動(dòng)元件必須保持清潔．不得有切削或顆?；覊m進(jìn)入滾通內(nèi)部，滾道嚴(yán)防硬物件撞擊，通免出現(xiàn)損傷而造成精度喪失，甚至無法運(yùn)行的損失。 </p><p>

93、　　開機(jī)前要清楚工作臺(tái)行程區(qū)內(nèi)所有物品，避免出現(xiàn)誤碰撞或發(fā)生事故。 </p><p>　　頻繁連續(xù)工作場(chǎng)合，要定期檢查緊固件的鎖緊狀態(tài)，如有松動(dòng)，要及時(shí)緊固。尤其是聯(lián)軸節(jié)與電機(jī)的螺釘，一定要緊固。 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)控制的工作臺(tái)，要盡且避免使用電機(jī)的高、低速區(qū)域(參考電機(jī)矩頻特性曲線)，否則易產(chǎn)生低速振動(dòng)或高速失步的現(xiàn)象。 </p><p>　　全套配置

94、的數(shù)控工作臺(tái)，通電前須檢查各接線的正確性、牢固性、安全性。一切復(fù)合要求后，再接通電源，聯(lián)機(jī)運(yùn)行。 </p><p>　　數(shù)控工作臺(tái)滾動(dòng)元件必須定期進(jìn)行潤滑，保證精度持久性。連續(xù)、高速使用時(shí)，建議采取集中潤滑系統(tǒng) </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)型工作臺(tái)沒有防塵裝置，故有切屑及粉塵水霧的工作環(huán)境避免使用。如有特殊要求訂貨時(shí)請(qǐng)注明。 </p><p>　　工作臺(tái)一般用于水平安

95、裝使用，在垂直安裝使用時(shí)，工作臺(tái)承重很小，滾珠絲杠副步自鎖，要充分考慮自鎖機(jī)構(gòu)，通常用機(jī)械重錘平衡或抱閘電機(jī)。 </p><p>　　工作臺(tái)的承載一般在工作臺(tái)面范圍內(nèi)，如果承載偏置超出臺(tái)面，會(huì)產(chǎn)生較大偏矩，一定要注意重載荷的力點(diǎn)。 </p><p>　　工作臺(tái)面上預(yù)留的四個(gè)安裝螺孔，安裝物件時(shí)，螺釘寧入深度不得大于臺(tái)面厚度，防止螺釘頂在導(dǎo)軌滑座上而使臺(tái)面變形。 </p>&l

96、t;p>　　數(shù)控工作臺(tái)不可隨意拆卸。如遇非拆卸不可的情況時(shí)，滾珠絲杠上的滾珠螺母不許脫離絲扛；滾動(dòng)導(dǎo)軌上的滑塊不許脫離導(dǎo)軌或超過行程又推回去。否剛必須送回我廠重裝。 </p><p>　　對(duì)定位精度、重復(fù)定位精度要求較高的場(chǎng)合．一定要選用帶有細(xì)分電路的驅(qū)動(dòng)器，細(xì)化脈沖當(dāng)量，減少誤差。為了保證兼容性，電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器選用同一廣家產(chǎn)品。 </p><p>　　3.5.2 數(shù)控工作臺(tái)的精度檢測(cè)

97、方法</p><p>　　◆ 重復(fù)定位精度：在工作臺(tái)上選1點(diǎn)，從同一方向上移動(dòng)不小于0.1mm的距離進(jìn)行七次重復(fù)定位，測(cè)且停止位置記錄最大差值。在工作臺(tái)行程的中間，靠近兩端三個(gè)位盈進(jìn)行檢測(cè)。 </p><p>　　◆ 定位精度：工作臺(tái)向正〔或負(fù)）方向移動(dòng)，以停止位置作基準(zhǔn)，然后按規(guī)定的間隔給指令向同一方向移動(dòng)順序進(jìn)行定位。根據(jù)基準(zhǔn)位置，測(cè)出實(shí)際移動(dòng)距離和規(guī)定移動(dòng)距離的偏差，測(cè)定位中的最

98、大偏差與最小偏差為誤差值。 </p><p>　　◆ 運(yùn)行直線度：先調(diào)整精密平尺與基準(zhǔn)底面平行，兩端表值相等。然后移動(dòng)工作臺(tái)在全行程檢側(cè)，表值讀數(shù)最大差值為誤差值。</p><p>　　◆ 臺(tái)面運(yùn)行平行度：用精度平尺墊上等高塊置放在工作臺(tái)面上，移動(dòng)工作臺(tái)在全行程檢測(cè)，表值讀數(shù)最大差值為誤差值。 </p><p>　　◆ XY運(yùn)行直角度：調(diào)整角尺，使得角尺的一側(cè)

99、與工作白X移動(dòng)方向平行，然后將Y向工作臺(tái)位于X向行程中間的位置。將表頭觸在角尺的另一側(cè)面，移動(dòng)Y向工作臺(tái)板，在角尺有效長度測(cè)量，讀出表頭反映的最大差值，然后按Y向行程長度與測(cè)最長度的比值乘以讀數(shù)差值，折算出X、Y運(yùn)行垂直度數(shù)值。 </p><p><b>　　第三部分</b></p><p>　　近年來, 國內(nèi)越來越多的人已經(jīng)注意到這個(gè)很有前途的領(lǐng)域。年我國第一臺(tái)醫(yī)學(xué)

100、研制成功, 從而為我國生產(chǎn)自己的奠定了基礎(chǔ)。八十年代末, 國家科委已將的開發(fā)研制列入火炬計(jì)劃預(yù)備項(xiàng)目, 在此推動(dòng)下, 合肥「業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)、綿陽中心, 中國科學(xué)院土海原子核研究所等單位都開展了這一研制工作, 并已經(jīng)有樣機(jī)問世。對(duì)國內(nèi)市場(chǎng)的調(diào)查表明, 在我國的應(yīng)用市場(chǎng)極為廣大, 前景看好。中國的科研部門和企業(yè)界都希望能夠早一天應(yīng)用上這一有力的檢測(cè)手段, 解決他們?cè)谏a(chǎn)、科研等方面的難題。隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束, 市場(chǎng)的進(jìn)一步開放, 國外公司已經(jīng)

101、著好中國市場(chǎng)。年月, 美國公司在北京展示了一臺(tái)他們自己生產(chǎn)的小型產(chǎn)品, 以圖開拓中國市場(chǎng)。所以我們必項(xiàng)加快我國ICT的發(fā)展步伐。</p><p><b>　　發(fā)展的步伐。</b></p><p><b>　　致謝辭</b></p><p>　　經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)

102、驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有xx老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。</p><p>　　在這里首先要感謝我的導(dǎo)師***教授。*老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩*老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積

103、極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 </p><p>　　其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)，我要感謝我的母?！?**大學(xué)，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。</p><p>　　還要感謝那些與我朝夕相處了四年的同學(xué)。這些日子，他們和我一塊努力奮斗共進(jìn)共退，相互鼓勵(lì)相互扶持。

104、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　【1】馮鵬,魏彪,唐波,等. 工業(yè)X2CT 二代掃描運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其仿真[J ] .</p><p>　　郭志平,董宇峰,張朝宗. 工業(yè)CT 技術(shù)[J ] . 無損檢測(cè). </p><p>　　【2】廉元國, 張永洪1加工中心設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M ] 1北京

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