毕业论文-杠丝测量仪工作台的结构设计.doc

本科毕业设计说明书（论文） 第 31 页 共 33 页毕业设计说明书（论文）中文摘要本文简要介绍了丝杠测量仪工作台的研究概况以及发展的现状与趋势，并以丝杠测量仪工作台的结构设计为题，主要进行丝杠测量仪工作台及测量架的结构设计和计算。根据设计要求，进行了电机的选择、工作台的设计及计算、测量架的设计及计算等。并根据设计和计算结果绘制CAD装配图和部分零件图。通过构思机构运动方式和传动结构布局、并对零部件进行三维实体造型和设计计算等环节，培养了我的设计、计算、制图能力，通过比较完整系统的设计过程，以提高我的独立分析与解决工程实际问题的能力。关键词 丝杠测量仪 滚珠丝杠 工作台毕业设计说明书（论文）外文摘要Title The Structural Design of Screw Gauge Table AbstractThis paper describes the measuring table of the screw profile and the development status and trends, and screw gauge table design theme, the main table and the measuring instrument for measuring screw frame design and calculation . According to the design requirements for the motor selection, design and calculation table, measuring frame design and calculation. The results according to the design and CAD drawing assembly and some parts diagram.Institutions through the concept of structure and layout of the Movement and transmission, and three-dimensional solid modeling components and design aspects of computing, cultivated my design, calculation, drawing ability, by comparing the complete system design process to improve my independent analysis and The ability to solve practical engineering problems.Keywords Screw gauge Ball screw Table目 录1 引言 11.1 滚珠丝杠的类型 11.2 滚珠丝杠的特点 21.3 滚珠丝杠副的发展现状及趋势 21.4 课题任务要求 62 丝杠测量仪工作台部分设计 72.1 电机的选择 72.2 丝杠测量仪工作台部分的结构设计142.3 丝杠测量仪工作台部分的技术要求203 丝杠测量仪测量架部分的设计213.1 涡轮蜗杆的选择213.2 测量架部分其他零部件的选择274 总结30结束语 31致 谢 32参考文献 331 引言所谓滚珠丝杠就是是将回转的运动转化为直线上的运动，或将直线上的运动转化为回转运动的优秀的产品。螺杆、螺母和滚珠是滚珠丝杠组成所必须的三部分。通过从滚珠螺丝的发展，滚珠丝杠将将旋转运动转变成直线的运动。从而使轴承从滑动动作转变为滚动动作。滚珠丝杠在各种工业设备和精密仪器中具有很广泛的利用，原因就在于其摩擦阻力小。滚珠丝杠是机器人和精密制造机械最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点1。1.1 滚珠丝杠的类型常用的循环方式有两种：外循环和内循环。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称为内循环。滚珠每一个循环闭路称为列，每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。内循环滚珠丝杠副的每个螺母有2列、3列、4列、5列等几种，每列只有一圈；外循环每列有1.5圈、2.5圈和3.5圈等几种。（1）外循环。外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。外循环滚珠丝杠螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、插管式和螺旋槽式。 常用外循环方式(a)端盖式；（b）插管式；（c）螺旋槽式。在螺母上加工一纵向孔，作为滚珠的回程通道，螺母两端的盖板上开有滚珠的回程口，滚珠由此进入回程管，形成循环。插管式用弯管作为返回管道，这种结构工艺性好，但是由于管道突出螺母体外，径向尺寸较大。螺旋槽式是在螺母外圆上铣出螺旋槽，槽的两端钻出通孔并与螺纹滚道相切，形成返回通道，这种结构比插管式结构径向尺寸小，但制造较复杂。外循环滚珠丝杠外循环结构和制造工艺简单，使用广泛。其缺点是滚道接缝处很难做得平滑，影响滚珠滚道的平稳性。（2）内循环滚珠丝杠。内循环均采用反向器实现滚珠循环，反向器有两种类型。圆柱凸键反向器，的圆柱部分嵌入螺母内，端部开有反向槽。反向槽靠圆柱外圆面及其上端的圆键定位，以保证对准螺纹滚道方向。扁圆镶块反向器为一般圆头平键镶块，镶块嵌入螺母的切槽中，其端部开有反向槽，用镶块的外轮廓定位。两种反向器比较，后者尺寸较小，从而减小了螺母的径向尺寸及缩短了轴向尺寸。但这种反向器的外轮廓和螺母上的切槽尺寸精度要求较高2。1.2 滚珠丝杠的特点（1）驱动力矩是滑动丝杠副的1/3滚珠丝杠副能得到较高的运动效率的原因是丝杠轴与丝杠螺母之间有很多的滚珠，并且不断的在做滚动运动。驱动力矩只有过去的滑动丝杠副的1/3以下,即使用滑动丝杠副的1/3的动力就可以使滚动丝杠副达到同样运动效果。有利于能源的节约。（2）保证高精度只有使用日本制造的世界上水平最高的机械设备，并且通过连贯的生产才能生产出高精度的滚珠丝杠副，特别是在各个工序的工厂环境方面,严格的控制了温度和湿度，通过运用完善的品质管理体制使滚珠丝杠副的精度得以保证。（3）精确的微进给要保证实现精确的微进给，需要极小的启动力矩，不会出现滑动运动那样的爬行现象。由于滚珠丝杠副是利用滚珠运动，所以可以实现微进给。（4）没有侧隙、刚性较高滚珠丝杠副通过加压,利用压力可使轴向的间隙变成负数,从而使刚性变高。同样的，在机械装置等的实际运用时, 丝杠螺母副刚性的增强也是由于压力对滚珠的斥力。（5）进给可实现高速度由于运动效率高、发热小的特点，滚珠丝杠可实现高速的进给3。1.3 滚珠丝杠副的发展现状及趋势美国通用汽车公司萨吉诺分厂是世界上首先使用滚珠丝杠副的，汽车的转向机构是滚珠丝杠副第一个使用的地方。二十世纪四十年代，滚珠丝杠副在美国开始被大量生产并用于汽车的转向机构，1943年，滚珠丝杠副开始运用于滚珠,转矩,结构,误差,动量,公称,精度,行程,数控,机床等多个方面。1943年，飞机上出现了滚珠丝杠副。滚珠丝杠副在精度和性能上产生了很大的提高要归功于精密螺纹磨床的出现，数控机床和各种自动化设备的发展，对滚珠丝杠副的生产研究提供了极大的帮助。二十世纪五十年代，在工业发达的国家中，大量出现了滚珠丝杠副的生产厂家，例如：美国的WARNER-BEAVER公司、GMSAGINAW公司；英国的ROTAX公司；日本的NSK公司、TSUBAKI公司等。我国早在五十年代末期就开始研究用于程控机床、数控机床的滚珠丝杠副。高效率、高精度、高刚度是滚珠丝杠副的特点，因此在机械、航天、航空、核工业等领域有着广泛的应用。今天，滚珠丝杠副已成为机械传动与定位的第一部件。滚珠丝杠副的发展的体现4：（1）滚珠丝杠副的类型由于滚珠丝杠副的使用越来越多，因此现实中对滚珠丝杠副的要求也越来越多，普通规格和精度的滚珠丝杠副已早就不能满足使用的要求，例如航天航空领域、微型精密检测装置、电子以及半导体装置等基本上都需要微型滚珠丝杠副。微型滚珠丝杠副的特点是公称直径10mm，导程=0.52.0 mm。日本的NSK公司已开发出=4mm，导程=0.5mm的世界上最小导程的微型滚珠丝杠副。微型大导程滚珠丝杠副充分满足了半导体插件装置、小型机器人等的制造，高速运动的要求得到了满足。机械产品速度、效率和自动化程度发展迅速，机械移动装置、数控镗床、铣床以及单片机自动机械等，不断提高其进给驱动速度，大导程滚珠丝杠螺母副的出现，满足了高精度和速度的要求。日本NSK公司已开发出的超大导程滚珠丝杠副德公称直径导程为：16mm40mm、15mm50mm、25mm60mm、24mm 80mm，进给速度可到3m/s。滚珠丝杠副目前还很难有统一的类别，但是世界上每个国家一般的分类原则是：普通滚珠丝杠副一般指公称直径为16毫米到100毫米之间，导程为4毫米到20毫米，螺旋升角要小于九度。公称直径小于等于12毫米的滚珠丝杠副就是微型滚珠丝杠副。对于导程Ph3mm的滚珠丝杠副称为微型小导程滚珠丝杠副就是导程小于等于3毫米，螺旋升角大于九度的滚珠丝杠副称为微型大导程滚珠丝杠副。公称直径大于等于16毫米的滚珠丝杠副就是大导程滚珠丝杠副，螺旋升角大于九度小于等于十七度或导程小于等于的滚珠丝杠副，螺旋升角大于十七度称为超大导程滚珠丝杠副。公称直径大于等于125毫米的滚珠丝杠副就是重型滚珠丝杠副。（2）滚珠丝杠螺母副的组成滚珠丝杠副最常用的结构就是内循环结构和外循环结构。内循环结构以圆形反向器和椭圆形反向器为代表，外循环结构是以插管为代表。在本质上这两种结构的性能是一样的，安装连接尺寸大的是外循环结构；安装连接尺寸小的是内循环结构。到今天，已有超过10种滚珠丝杠副的结构，但比较常用的主要有：内外循环结构；端盖结构；盖板结构。内循环结构反向器的形状常用的就是圆形和椭圆形。由于圆形滚珠反向通道较短，因此，圆形滚珠在流畅性上不如椭圆形结构。到今天为止，椭圆形内通道结构成为最好的反向器结构，由于滚珠反向不通过丝杠齿顶，类似外循环结构，因此，消除了丝杠齿顶倒角误差给滚珠反向带来的影响。这种结构的推广制造受到了工艺过于复杂的影响。（3）精度的提高以前，主要通过提高滚珠丝杠副本身的精度来获得高的定位精度，因此，导程误差的累积有很严格的条件，加大了制造的难度，提高了生产成本。现在的科技程度发展的越来越高，数控补偿技术出现了。因而，高的定位精度不一定需要很高精度的滚珠丝杠副。为了配合数控补偿技术的特点，国际标准和部颁标准都对滚珠丝杠副的行程变化作了体现，如有效行程内、任意200mm行程内和6.28mm弧度内行程变动量。这就可以调控滚珠丝杠副行程误差的直线性，也就是线性化。数控误差补偿有了可能。（4）滚珠丝杠副性能随着生产力的不断提高，企业对滚珠丝杠螺母副的性能要求也越来越高，使机械产品能实现精度高且能稳定运作的特点，就是运转平稳以及没有停滞的现象。滚珠丝杠副预紧转矩的变动量是滚珠丝杠副运转是否平稳的主要因素，在不同的丝杠转速下滚珠丝杠副所运动的流畅性不同，所以，滚珠丝杠螺母副的预紧转矩也不会一样。国际标准以及部颁标准规定了在转速为一百转每分钟时，滚珠丝杠螺母副的预紧转矩所允许的误差。由于加工过程中存在误差，就像滚珠丝杠的中径全长不相等，丝杠和螺母的导程都存在误差，丝杠与螺母上的齿形上的差异还有表面粗糙度等，使滚珠丝杠副的动态预紧转矩在丝杠螺纹全长上不是恒定的，驱动系统的平稳性受到影响，因而也影响滚珠丝杠副的定位精度。因此，反映滚珠丝杠副性能好坏的重要指标就是滚珠丝杠副预紧转矩变动量的大小。今天，人们开始重视对滚珠丝杠副的预紧转矩变动量的大小，滚珠丝杠副综合行程误差曲线是以前人们只重视的东西，滚珠丝杠副预紧转矩的曲线在现在也开始被人们重视起来。滚珠丝杠螺母副的性能特点只有在这两条曲线在一起的时候才能完好地反映出来。为了满足上述要求，北京机床研究所先后研制了滚珠丝杠副综合行程误差测量仪和预紧转矩测量仪。应用现代化的测量手段和高精度的传感器，在测量过程中能实时显示行程误差曲线和预紧转矩曲线，并打印出完整的测量报告，为衡量滚珠丝杠副的总成质量，提供了可靠的检测手段。数控机床的发展到今天，各厂家追求的目标就是提高速度和效率，直线电动机已经开始用于加工中心，进给速度已经达到 了每分钟160米以上，加速度达到四克以上，滚珠丝杠副提的制造要求更加高了。但是由于直线电动机价格很贵、控制系统又复杂、需采取措施解决磁铁吸引金属切屑、强磁对人身危害以及发热等缺点，在近一段时间普及还有一定难度。高速驱动的最好的选择任然是滚珠丝杠副，滚珠丝杠副在国外大部分高速加工中心任然大量使用。为了提高驱动速度，设计时不但要提高电动机的转速，还要使用大导程的滚珠丝杠副，导程可以到32毫米。像日本的马扎克公司在某种机床上使用的滚珠丝杠副，机床快速移动速度可以到90米每分钟，加速度可以到一点五克。以前，人们由于担心大导程滚珠丝杠副的驱动对数控加工中心精度的影响，设计时设导程小于等于10毫米。科技不断进步，在1999年日本国际机床展览会上可以看的出来，大导程滚珠丝杠副对设计与研究现在大部分高速加工中心有着巨大的作用。巨大的噪声、温度的升高以及精度的下降时滚珠丝杠副在高速旋转的时候主要存在的问题。滚珠在螺母副中循环的是否流畅、滚珠之间相互碰撞产生的声音、滚珠与滚道碰撞所反映出的滚道的粗糙度以及丝杠是否笔直等原因导致了滚珠丝杠副噪声的产生。滚珠与丝杠之间的摩擦、滚珠与螺母之间的摩擦、滚珠与反向器之间的摩擦及滚珠与滚珠之间的摩擦导致滚珠丝杠副的温度的升高。从滚珠丝杠副的结构设计这一方面着手，有利于解决上述问题；另一方面，从工艺上提高滚珠丝杠副的精度与质量；滚珠丝杠螺母副预紧转矩的正确选择也有助于解决问题；滚珠丝杠螺母副预紧转矩变动量的减小，也可以有助于其适应高速旋转的要求。综上，随着生产力的不断提高，滚珠丝杠副的制造要求越来越高，品种也越来越多，这就要求滚珠丝杠的生产厂不断提高生产能力、研发新技术，以适应市场的需要5。1.4 课题任务要求本课题主要进行丝杠测量仪工作台及测量架的结构设计和计算。要求结构紧凑、可靠，以提高丝杠测量仪工作台及测量架系统的动力学性能和精度。通过系统的分析、设计与计算等过程，完成丝杠测量仪工作台及测量架系统的设计。2 丝杠测量仪工作台部分设计2.1 电机的选择电动机（Motors）是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动6。2.1.1 步进电动机步进电机是开环控制元步进电机件，它的特点就是通过PLC控制，将电脉冲信号转变为角位移的变化或线位移的变化。在电机没有过载的情况下，只有脉冲信号的频率和脉冲数才能决定电机的旋转速度和停转时的角度，而不受到负载变化的影响，当PLC控制系统使步进驱动器接收到一个脉冲信号，步进驱动器就带动步进电机按照规定的方向转动一个固定的角度，这个角度就称为“步距角”，它是通过固定的角度一步一步的运行使电机旋转的。控制角位移量可以通过控制脉冲个数来实现，从而可以使电机准确定位；同时电机转动的速度和加速度也可以通过控制脉冲频率来控制，从而使步进电机可以调速7。2.1.2 步进电动机的工作原理步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用8。2.1.3 步进电动机的分类表2.1 步进电机的分类和特点代号名称特点电气原理图BF磁阻式步进电动机（反应式）是一种将电脉冲信号转换成角位移的执行元件，定转子磁路均由软磁材料制成，只有控制绕组，基于磁道变化而产生转矩，其性能特点是步矩角小，起动和运行频率较高，断电时无定位转矩，消耗功率较大BYG感应子式永磁步进电动机转子为感应子式结构形式，也称混合式，兼顾永磁式和磁阻式两类电机优点，它具有步矩角小，有效高的起动和运行频率的特点。需要正负脉冲供电，消耗功率较小，有定位转矩BY永磁式步进电动机凡在结构上采用永久磁钢的步进电动机，其特点是控制功率小，电磁阻尼大，步矩角大，起动频率低，需要正负脉冲供电，有定位转矩BD电磁式步进电动机无需一般步进电动机所需的专用的电源，施加直流电即可工作，控制简便，运用于监测系统中2.1.4 步进电机的选择由本课题在任务书中的如下规定“测量工作时工作台最大移动速度为：3mm/s，电机在00.5s内达到最大工作速度”可知，工作台设计精度要求较高9。由机床床身的相关参数“行程2m；工作台及测量架的外形结构尺寸300mm450mm450mm(长宽髙)；载荷5000N”可知，工作台要求高的起动和运行频率的特点。所以丝杠测量仪工作台部分应当选用兼顾永磁式和磁阻式两类电机优点的感应子式永磁步进电动机。如图2.1所示，为某厂家生产的永磁感应子式步进电机BYG/HB MOTORS110BYG2、3相的实物图：图2.1 永磁感应子式步进电机BYG/HB MOTORS110BYG2、3相同时永磁感应子式步进电机BYG/HB MOTORS110BYG2、3相各种型号的技术参数以及矩频特性如下表和图所示10：表2.2 永磁感应子式步进电机BYG/HB MOTORS110BYG2、3相各种型号的技术参数型号相数步矩角电压电流静转矩空载运行频率转动惯量接线110BYG25002/40.9/1.8120-31048.01561110BYG25012/40.9/1.8120-31041215111110BYG25022/40.9/1.8120-31052020151110BYG26002/40.75/1.5120-31048.01561110BYG26012/40.75/1.5120-31041220111110BYG26022/40.75/1.5120-31052020151110BYG350030.6/1.2120-31038.02062110BYG350130.6/1.2120-31031230112110BYG350230.6/1.2120-31031630152110BYG350330.6/1.2120-31032030182图2.2 永磁感应子式步进电机BYG/HB MOTORS110BYG2、3相各种型号的矩频特性2.1.5 步进电机选用计算 此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩2.1.6 110BYG2602型电机的接线图及外形结构尺寸 图2.3 110BYG2602型电机的接线图图2.4 110BYG2602型电机的外形结构图表2.3 110BYG2602型电机的外形安装尺寸型号EbL键A110BYG250011048351121001329110BYG250111048351121551329110BYG250211048351121901329110BYG260011048351121001329110BYG260111048351121551329110BYG260211048351121901329110BYG350011048351121001329110BYG350111048351121551329110BYG350211048351121901329110BYG350311048351122201329图2.5 110BYG2602型电机的三维结构视图2.2 丝杠测量仪工作台部分的结构设计2.2.1 丝杠测量仪工作台部分各部件的形状及参数（1） 螺钉的选择丝杠测量仪工作台部分的连接方式主要以螺钉为主，连接中将大多采用M8的螺钉，数量为42个，标准为内六角螺钉GB/T70.1-2000。图2.6 内六角螺钉GB/T70.1-2000三维结构图用来固定工作平台的是M9内六角螺钉，数量为4个，具体结构于图2.6中的内六角螺钉GB/T70.1-2000相似。（2） 螺母的选择丝杠测量仪工作台部分所使用的螺母主要是圆螺母GB/T812-1988。其中，M20的圆螺母四个。如下图：图2.7 M20圆螺母GB/T812-1988（3） 垫片的选择（a）圆螺母止推垫片和圆螺母配合使用的标准件，主要用于固定作用，止推片的作用就是防止圆螺母松动。丝杠测量仪工作台部分所使用的圆螺母止推垫片共两个，它与圆螺母一起分别固定在丝杠两端，起到了固定轴承的重要作用。材料选用45号钢。图2.8为M20圆螺母止推垫片GB/T858-1988的三维结构图：图2.8 M20圆螺母止推垫片GB/T858-1988(b)丝杠测量仪工作台部分在使用2个M20圆螺母止推垫片起固定作用时，同时还使用一个M25的平垫片GB/97.2-2002，用于双丝杠螺母副的连接。材料则选用Q235碳素结构钢。图2.9 M25的平垫片GB/97.2-2002(c)丝杠测量仪工作台部分所使用的其他垫片还有： M9的普通垫片4个，材料为45号钢。 橡胶垫片2个。（4）丝杠测量仪工作台部分传动丝杠以及螺母副的选择(a)丝杠测量仪工作台部分的丝杠主要作用是通过联轴器与电机链接，利用自身的转动来带动工作台部分沿导轨移动，从而达到测量的目的。丝杠的型号为FL4006-1130。图2.10 FL4006-1130型丝杠(b)为了消除间隙，避免在往复传动时会产生误差，滚珠丝杠双螺母通过将两列滚珠预先收紧，把螺纹间隙消除，提高传动精度。因此，本丝杠测量仪工作台传动部分采用双螺母预紧。型号为FL4006。图2.11 滚珠丝杠螺母副FL4006(c)将图2.10与2.11所示的丝杠FL4006-1130、螺母副FL4006以及M25的平垫片GB/97.2-2002进行装配，可以组成一个完整的丝杠测量仪工作台的传动机构。如图2.12所示：图2.12 丝杠与螺母副的装配图（5）轴承的选择圆锥滚子轴承主要承受以径向为主的径、轴向联合载荷。轴承承载能力取决于外圈的滚道角度，角度越大承载能力越大。该类轴承属分离型轴承，根据轴承中滚动体的列数分为单列、双列和四列圆锥滚子轴承。单列圆锥滚子轴承游隙需用户在安装时调整；双列和四列圆锥滚子轴承游隙已在产品出厂时依据用户要求给定，不须用户调整。单列圆锥滚子轴承有一个外圈，其内圈和一组锥形滚子由筐形保持架包罗成的一个内圈组件。外圈可以和内圈组件分离，按照ISO圆锥滚子轴承外形尺寸标准的规定，任何一个标准型号的圆锥滚子轴承外圈或内圈组件应能和同型号外圈或内圈组件实现国际性互换。即同型号的外圈除外部尺寸、公差需符合ISO492（GB307）规定外，内圈组件的圆锥角、组件锥体直径等也必须符合互换的有关规定。通常，单列圆锥滚子轴承外圈滚道的圆锥角在1019之前，能够同时承受轴承向载荷和径向载荷的联合作用。锥角愈大，承受轴向载荷的能力也愈大。大圆锥角的轴承，后置代号加B，锥角在2529之间，它可承受较大的轴向载荷。另外，单列圆锥滚子轴承可以在安装过程中调整游隙的大小。 双列圆锥滚子轴承的外圈（或内圈）是一个整体。两个内圈（或外圈）小端面相近，中间有隔圈，游隙是靠隔圈的厚薄来调整的， 也可用隔圈的厚薄来调整双列圆锥滚子轴承的预过盈13。因此，丝杠测量仪工作台部分丝杠轴承应当采用M20的圆锥滚子轴承30204。如图2.13所示为轴承30204的实物图：图2.13 轴承30204实物图（6）销的选择圆锥销具有1：50的锥度，自锁性好，定位精度高，安装方便，多次装拆对定位精度的影响较小，主要用于定位，也可用作联接销，销孔需铰制。因此，本设计中的双丝杠螺母副的连接和定位应当选用圆锥销GB/T117-2000，数量为2个。图2.14 圆锥销GB/T117-2000（7）减速器的选择丝杠测量仪工作台部分选用JB/T8853减速器，以便更好的控制工作台德移动和精度。（8）丝杠测量仪工作台部分所使用的零件、标准及其材料总揽见下表表2.4 工作台部分零件总揽表序号名称材料数量备注1螺钉M81GB/T70.1-20002连接板4543支撑板4514垫片4545套筒4516圆锥销4527套筒4518圆螺母M20452GB/T812-19889端盖45110支撑板45111工作平台HT20012螺母座45113滚珠丝杠螺母副1FL400614平垫片Q2351GB/97.2-200215圆螺母1GB/T812-1988续表表2.4 工作台部分零件总揽表序号名称材料数量备注16圆螺母1GB/T812-198817圆螺母118燕尾滑块45119丝杠1FL4006-113020垫片橡胶221轴套45122轴承23020423端盖45124圆螺母止推垫片2GB/T858-198825圆锥销2GB/T117-200026螺钉M826GB/T70.1-200027底座HT200128减速器1JB/T885329螺钉M9430电动机110BYG26022.3 丝杠测量仪工作台部分的技术要求 （1）安装后应使减速器输出轴的中心线与滚珠丝杠中心线保持一致。 （2）丝杠转动应平稳轻快，无阻滞现象。 （3）滚珠丝杠采用双螺母预紧，其预紧力约为最大轴向力的1/3。 （4）调整各运动部件应尽量消除间隙，并保证运行轻便。 （5）装卸滚珠丝杠时不可用力过大，以免损坏螺母。3 丝杠测量仪测量架部分的设计3.1 涡轮蜗杆的选择3.1.1 涡轮蜗杆（1）用途： 蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条,蜗杆又与螺杆形状相似。（2）基本参数： 模数m、压力角、蜗杆直径系数q、导程角、蜗杆头数 、蜗轮齿数、齿顶高系数（取1）及顶隙系数（取0.2）。其中，模数m和压力角是指蜗杆轴面的模数和压力角，亦即蜗轮端面的模数和压力角，且均为标准值；蜗杆直径系数q为蜗杆分度圆直径与其模数m的比值。（3）蜗轮蜗杆正确啮合的条件 （a）中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力角应等于蜗杆的轴面压力角且为标准值。 （b）当蜗轮蜗杆的交错角为时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋线旋向必须相同。（4）几何尺寸计算与圆柱齿轮基本相同，需注意的几个问题是： （a）蜗杆导程角是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小于啮合齿间当量摩擦角时，机构自锁。 （b）引入蜗杆直径系数q是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化m一定时，q大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大；一定时，q小则导程角增大，传动效率相应提高。 （c）蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。 （d）蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法，可根据啮合点K处方向、方向（平行于螺旋线的切线）及应垂直于蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定；也可用“右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指拇指”来判定14。（5）蜗轮及蜗杆机构的特点 （a）可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑 （b）两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构 （c）蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小 （d）具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。如在其重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用。 （e）传动效率较低，磨损较严重。蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大、效率低。另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置，因而成本较高 （f）蜗杆轴向力较大3.1.2 涡轮蜗杆的分类根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。本次测量架部分的设计所使用的是圆柱蜗杆传动，所以下面就介绍一下圆柱蜗杆的种类和特点15：圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。（1）普通圆柱蜗杆传动如下：（a）阿基米德圆柱蜗杆（ZA型）图3.1 阿基米德圆柱蜗杆加工情况 特点和应用：车制，车刀刀刃平面通过蜗杆轴线，这种蜗杆在轴向剖面A-A上具有直线齿廓，法向剖面N-N上齿廓为外凸曲线；而端面上的齿廓曲线为阿基米德螺旋线。磨削时砂轮需经修正，才能磨出正确的齿廓。这种加工方便，应用广泛。但导程角大时加工困难，齿面磨损较快。因此，一般用于头数较少，载荷较小、低速或不太重要的传动。 效率：0.50.8（自锁时蜗杆传动0.40.45）(b)渐开线圆柱蜗杆（ZI型）图3.2 渐开线圆柱蜗杆加工情况特点和应用：一般车制，车刀刀刃平面与基圆相切，被切出的蜗杆齿面是渐开线螺旋面，端面齿廓为渐开线。这种蜗杆可以磨削，加工精度容易保证，传动效率高。一般用于蜗杆头数较多（3头以上），转速较高和要求较精密的传动，如滚齿机、磨齿机上的精密蜗杆副等。效率：可达0.9(c)法向直廓蜗杆（ZN型）图3.3 法向直廓蜗杆加工情况 特点和应用：亦称延伸渐开线蜗杆，车制时刀刃平面放在螺旋线的发面上，蜗杆在剖面N-N上具有直线齿廓，在端面上为延伸渐开线齿廓。用单刀切制的蜗杆，齿槽在法向剖面上具有对称的直线齿廓（图a）；用双刀切出的螺牙在法向剖面上具有对称的直线齿廓（图b）。这种蜗杆可用砂轮磨齿（图c），加工较简单。常用来做机床的多头精密蜗杆副。 效率：可达0.9 (d）锥面包络圆柱蜗杆（ZK型）图3.4 锥面包络圆柱蜗杆加工情况特点和应用：蜗杆螺旋面由锥面盘状铣刀或砂轮包络而成。包络形成的螺旋面是非线性的。齿廓在各个截面均呈曲线状。由于锥形盘状铣刀的成形是直线，刀具是易于制造、刃磨、修整及检验，也使蜗杆的磨削及相应涡轮滚刀的磨削较容易。效率：可达0.9(e)圆弧圆柱蜗杆（ZC型）图3.5 圆弧圆柱蜗杆加工情况特点和应用：蜗杆齿面一般为凹面的圆柱蜗杆。是用凸圆弧刃的工具加工而成称为齿形C。若是用圆环面砂轮作工具，与蜗杆作螺旋运动，砂轮轴线与蜗杆轴线的交角等于蜗杆的导程角，这种蜗杆