精密机械系统的设计ppt课件.ppt

《精密机械系统的设计ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章精密机械系统的设计测控仪器中，精密机械系统的设计起着十分重要的作用：对仪器各部分起支撑作用，保证完成各种复杂的测量工作，以获取被测量的各种信息，对保证测量精度，定位精度和运动精度起着关键作用。对精密机械系统的精度要求：（包括基座、支撑件、导轨、测量头架、尾架、司服机械和读数机构）基座变形控制在亚微米量级；工作台的定位传动精度要求达到0.1um导轨的直线度要求达到0.1um/m主轴的回转精度要求达到0.01um功能要求：对运动部分进行实时监测和控制，对点、线和空间曲面进行检测、自动采集和处理数据。为了达到上述要求，不仅要提高机构本身

2、的精度和功能，必须与计算机、光学电气、液压等技术相结合，达到高精度、高效率和多种功能的要求。第一节仪器的支承件设计支承件包括基座、立柱、机柜、机箱等。支承件作用：起支承、连接各种零部件的作用，还起确定零部件间相互位置的作用，以保证仪器的工作精度。支承件直接与被测件相连，是测量环节中的一部分，其力变形、温度变形将直接影响测量精度。一、支承件的结构特点和设计要求1.特点（1）结构尺寸大（2）结构复杂2.设计要求㈠有足够的刚度，力变形要小㈡稳定性好，内应力变形小a.自然时效处理b.人工时效处理㈢热变形要小举例说明：对于一个长度为L、高度为H的

3、矩形基座．当其上表面温度高于下底而时会产生上凸下凹的形变．热变形造成的误差最大凹凸量可由下式求得：推出铸件长度L=2000mm．高H＝500mm，温差为1°C时产生温度变化的原因为减小热变形可采用如下措施：(1)严格控制工作环境温度(恒温)(2)控制仪器内的热源(3)采取温度补偿措施㈣有良好的抗振性提高抗振性的方法1)在满足刚性要求情况下，尽量减轻重量，以提高固有频率，防止共振。2)合理地进行结构设计3)减小内部振源的振动影响4)采用减振或隔振设计二、基座与立柱等支承件的结构设计(一)刚度设计刚度设计就是要使支承件具有足够的静刚度和动刚

4、度，在满足刚度要求情况下减轻重量、以减小重力变形和避免共振。（1）有限元分祈法：用计算机技术与有限元分析相结合，对支承件的刚度进行计算的方法。基本原理：（2）仿真分析法：模型仿真和计算机仿真相似准则可用微分方程法和量纲分析法确定以粱的弯曲变形模型试验中相似判据的确定方法为例，来说明微分方程法在相似判据确定中的应用。1.梁的弯曲变形方程为式中为沿弯曲挠度方向的坐标；l为沿梁长度方向的坐标；E为材料的弹性模量；I为梁的截面惯性矩；M为弯矩。以下标1代表实物,下标2代表模型.则有2.确定相似系数、、M、E、I相似系数分别为、……..则……..

5、模型制作要考虑尺寸相似、材料及其弹性变形相似，以保证测量精度。做仿真试验时，应考虑力学和动力学相似以及边界条件相似，同时还要注意正确选择测量仪器和测量方法，以保证必要测量精度。(二)基座与支承件的结构设计结构设计重要性：(1)正确选样截面形状与外形结构结论：1.空心截面的惯性矩比实心截面的惯性矩大，所以在相同截面积的情况下，可用减小壁厚，加大轮廓尺寸的方法，提高支承刚度。2.圆形空心截面能提高抗扭刚度，长方形空心截面对提高长边方向的抗弯刚度效果明显。3.不封闭形式的截面，抗扭刚度极差。支承件的外形面：一般有矩形、船形、圆形。(2)合理地

6、选择和布置加强肋增加刚度肋：指连接两壁的内壁，形状、位置应根据受力的大小方向而定合理地布置加强肋可以有效地增大刚度，其效果比增加壁厚更明显。加强肋有肋板和肋条两种。精度要求较高的仪器其基座都布置肋板以提局其刚度，减小变形量。肋条一般布置在基座或支承件的局部，以便增加局部的刚度．肋板的布置形式分为纵向、横向和斜置肋1.纵向肋板：应布置在弯曲平面内，对提高抗弯刚度效果明显。2.横向肋板：构件受扭时，横向肋对提高抗扭刚度效果明显。3.斜置肋板：可提高构件的抗弯刚度和抗扭刚度。肋条一般布置在基座或支承件的局部，以增加局部的刚度。肋的布置形状多种

7、：P114，如图4－3所示。（3）正确的结构布局，减小力变形（4）良好的结构工艺性，减小应力变形（5）合理选择材料第二节仪器的导轨及设计一、导轨的功用与分类功能：传递精密直线运动，保证各运动部件的相对位置和相对运动精度以及承受载荷。导轨部件有运动导轨（动）和支承导轨（静）组成。导轨种类：1）滑动摩擦导轨2）滚动导轨3）静压导轨4）弹性摩擦导轨二、导轨部件设计的基本要求（一）导向精度（精度指标）动导轨运动轨迹的准确性。对于直线运动导轨，导向精度指导轨沿给定方向做直线运动的准确程度。直线度是重要的精度指标，取决于导轨面的几何精度及其他因素，

8、其大小可以用线值或角度值表示。（1）导轨的几何精度：包括导轨在垂直平面内与水平面内的直线度，导轨面间的平行度和导轨间的垂直度。（2)接触精度在动导轨与静导轨接触部位，由于微观的不平度，造成实际际接只是理论接