精密机械 微动装置课设说明书

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前言

微动装置一般用于精确、微量地调节某一部件的相对位置,它们常常是构成精密机械和仪器的不可缺少的部分或重要的部件。常见的微动装置的结构形式有螺旋---微动、螺旋---斜面微动、螺旋---杠杆微动、螺旋---齿轮微动、弹性微动等。如:显微镜中,调节物体相对物镜的距离,使物象在视场中清晰,便于观察;在仪器的读数系统中,调整刻度尺的零位,如在万能测长仪中,用摩擦微动装置调整刻度尺的零位;还可用于仪器工作台的微调,如万能工具显微镜中工作台的微调装置。

微动装置性能的好坏,在一定程度上影响精密机械的精度和操作性能。因此,对微动装置的基本要求是:

(1)应有足够的灵敏度,使微动装置的最小位移量能满足精密机械的使用要求。

(2)传动灵活、平稳,无空回产生。

(3)工作可靠,调整好的位置应保持稳定。

(4)若微动装置包括在仪器的读数系统中,则要求微动手轮的转动角度与直线微动(或角度微动)的位移量成正比。

(5)微动手轮应布置得当,操作方便。

(6)要有良好的工艺性,并经久耐用。

目录

1总体方案 (1)

1.1微动装置结构分析 (1)

1.2螺旋微动装置的用途 (2)

1.3螺旋微动的工作原理 (2)

2结构设计 (3)

2.1螺杆的设计 (3)

2.2紧定螺钉的选用 (3)

2.3螺母的设计 (3)

2.4刻度套筒的设计 (4)

2.5手轮的设计 (5)

2.6螺钉的选用 (5)

2.7减速杠杆的设计 (6)

2.8 弹簧的选择 (6)

3主要零件--螺杆的工艺 (6)

3.1零件工艺分析 (6)

3.2工艺流程 (7)

4总结 (8)

参考文献 (9)

螺旋杠杆微动装置设计

1总体方案

1.1微动装置结构分析

图1.1

如图1.1所示,这次设计的是一个螺旋-杠杆微动装置。图中,左侧是一个螺旋微动装置,下方是一个杠杆,右侧是工作台。旋动左侧的螺旋微动装置,推进螺杆,使杠杆向左倾斜,从而提升右边的工作台;当左侧的螺旋微动装置往回旋转,螺杆向上缩回时,右侧的平台受弹簧的施力作用而向下移动。

该装置中采用的:螺杆的螺距是1mm,刻度手轮等分为50份,减速杠杆的比值为2:1 。则装置的精度S=0.01mm ,由此可得要提高精度可减小螺距或增到手轮等分数和减速杠杆比。

该装置不仅采用螺旋微动部分,还加上了减速杠杆。该减速杠杆不仅使我们

更容易控制微小的位移,由上面的公式也可知由于减速杠杆的引用是精度也大大的提高了(提高的比例及为减速杠杆的比)。另外由于位移量只取决于螺杆的螺距、手轮的等分数、减速杠杆的比,因此其它参数的选择比较自由,这也使在参数确定方面较为容易。

整个装置结构简单,操作便捷,传动误差小,控制精度高,具有很高的实用价值。

1.2螺旋微动装置的用途

螺旋微动装置既可以用于对未消量的精确测量,也可以用于对微小移动量的控制。前者的实际利用例子有螺旋测微器,后者的实际利用例子是机床上对刀具的微量移动的控制,以切削得到尺寸精确的零件

1.3螺旋微动的工作原理

螺旋微动装置由螺母、调节螺母、微动手轮、螺杆等组成。整个装置固定在测微外套上。旋转微动手轮时,螺杆前后移动。

1.3.1螺旋微动装置的最小微动量

螺旋微动装置的最小微动量S min为

S min=P(△φ/360°)

式中P为螺杆的螺距;

△φ为人手的灵敏度,即人手轻微旋转手轮一下,手轮的最小转角。在良好的工作条件下,当手轮的直径为φ15-φ60mm时,△φ为1°-1/4°。手轮的直径大,灵敏度也高些。

由上面的式子可知,要想进一步提高螺旋微动装置的灵敏度,可以增大手轮和减小螺距。但手轮太大不仅使微动装置的空间体积增大,而且由于操作不灵便反而使灵敏度降低。若螺距太小,则加工难度太大,使用时也容易磨损。也正是这些原因,本次设计我们采用了螺旋-杠杆装置,来提高微动装置的灵敏度。1.3.2螺旋微动装置的精度

△S=P/N

式中,P为螺杆的螺距,N为手轮上刻度的个数。

本次设计中,选取螺距P为1mm的螺纹,手轮上的刻度个数N为50,则该微动装置的精度△S=P/N=1mm/50=0.02mm。

该装置的最小微动量S min必须小于其精度△S。

1.3.3材料说明

该微动装置实现的是精度传导,不是传递动力,其各个零件受力均非常小,各零件尺寸大小适中选取即可,无需对其进行强度及刚度的校核,可省略不必要的、复杂的计算。

2结构设计

2.1螺杆的设计

2.1.1螺杆的尺寸设计

螺杆的总长设计为122mm,查询常用螺纹的用途和特征表可知,普通螺纹应用最广泛,生产成本低,其细牙螺纹适用于轴向微调机构,因此,螺杆上的螺纹选用普通螺纹;为了工作中传导能够平稳精确,旋合长度需要足够长,所以螺纹的设计长度为40mm;根据普通螺纹直径与螺距标准组合列表,选用螺纹M12x1。

2.1.2螺杆的表面粗糙度

螺杆的右边圆柱表面粗糙度采用Ra3.2,以使螺杆与螺母光滑精密配合,实现对螺杆的精确导向;螺杆右端的圆柱体,其右端面与手轮通过螺钉紧固连接,为了使连接牢固,采用Ra0.5的表面粗糙度。

2.1.3螺杆的材料选择

螺杆的材料选择9Mn2V合金钢,其进行的热处理为:淬火并低温回火。该材料的耐磨性高,有较好的尺寸稳定性,适用于精密螺旋传动。

2.2紧定螺钉的选用

紧定螺钉常用于定位而受力较小的情况,因此该处选用紧定螺钉。考虑到螺杆直径较小,在其上钻孔不宜过大,因此在螺钉标准中,选用螺钉GB/T71-2000M4x10。

2.3螺母的设计

2.3.1尺寸设计

螺母总长为66mm,外螺纹长度为36mm,内螺纹长度为26mm。内螺纹与螺杆螺纹行成螺旋副,实现精度传导,内螺纹选用M12x1,根据普通螺纹直径与螺距标准组合系列表,外螺纹选用M20x1.5.外螺纹与机架内螺纹形成紧密配合,以固定螺母,为了连接紧固,在螺母上设计一个圆周肩,肩高为4mm,肩宽为8mm。