用于檢測(cè)全跳動(dòng)的偏擺檢查儀設(shè)計(jì)

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I用于檢測(cè)全跳動(dòng)的偏擺檢查儀設(shè)計(jì)摘要：本課題擬對(duì)原有偏擺檢查儀進(jìn)行改進(jìn)，擴(kuò)展其功能，設(shè)計(jì)能滿足檢測(cè)徑向和端面全跳動(dòng)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)裝置。用以測(cè)量實(shí)際被測(cè)要素對(duì)理想回轉(zhuǎn)面的允許變動(dòng)量。解決了在實(shí)際使用對(duì)整個(gè)表面的形位公差綜合控制，并且測(cè)量簡(jiǎn)便。本課題針對(duì)此問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種全新的偏擺檢查儀，通過(guò)資料查詢，文獻(xiàn)參考，對(duì)原有的偏擺檢查儀進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)出用于檢測(cè)全跳動(dòng)的偏擺檢查儀。新的偏擺檢查儀和原有的偏擺檢查儀相比具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，精度高等優(yōu)點(diǎn)。它不僅能反映單個(gè)測(cè)量面內(nèi)被測(cè)要素輪廓形狀的誤差情況，而且能反映整個(gè)被測(cè)面上的誤差。更加的貼近實(shí)際。本課題通過(guò)對(duì)偏擺檢查儀的改進(jìn)與設(shè)計(jì)，得出了偏擺檢查儀能夠提高企業(yè)生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品精度的結(jié)論。測(cè)量?jī)x器的測(cè)量方式的改進(jìn)，不僅可以提升機(jī)械加工生產(chǎn)的效率，而且可以極大的改善人們的工作形式，對(duì)建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)也具有重要作用。關(guān)鍵詞：全跳動(dòng)； 偏擺檢查儀；測(cè)量?jī)x器。 IIBounce tester design for detecting full runoutAbstract：This subject intends to improve the original yaw tester, expand its function, and design an experimental device that can meet the radial and end-to-end full jerk. It is used to measure the allowable variation of the ideal revolution surface for the actual measured element. Solve the practical use of the whole surface of the geometric tolerance control, and measurement is simple.This subject has designed a new type of pendulum tester for this problem. Through data query and literature reference, the structural analysis of the original pendulum tester is designed to design a pendulum tester for detecting full runout. Compared with the original pendulum tester, the new pendulum tester has the advantages of stable structure, simple operation and high precision. It can not only reflect the error of the contour shape of the measured element in a single measurement plane, but also reflect the error of the entire measured surface. More close to reality.This subject through the improvement and design of the pendulum tester, concluded that the pendulum tester can improve the production efficiency of the company and improve the accuracy of the product. Improvements in the measurement methods of measuring instruments can not only improve the efficiency of mechanical processing and production, but also can greatly improve people's working methods, and also have an important role in building a strong science and technology nation.IIIKeywords:Full beat，Bending tester，Measuring instrument目 錄摘要 ..............................................................................IAbstractt........................................................................II1 緒 論 ...........................................................................11.1 研究的目的及意義 .........................................................11.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況 ...........................................................11.3 主要研究?jī)?nèi)容 .............................................................21.4 研究的方法及步驟 .........................................................22 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................32.1 全跳動(dòng)偏擺檢查儀的技術(shù)條件及其原理 .......................................32.1.1 全跳動(dòng)與全跳的公差的概念 ..........................................32.1.2 圓跳動(dòng)的概念及與全跳動(dòng)的區(qū)別 ......................................32.1.3 各公差項(xiàng)目的詳細(xì)檢測(cè)方案 ..........................................42.2 偏擺檢查儀的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................42.2.1 確定結(jié)構(gòu) ..........................................................42.2.2 全跳動(dòng)偏擺檢查儀的工作原理 ........................................52.3 底座與尾座的設(shè)計(jì) .........................................................5IV2.4 測(cè)量機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...........................................................62.5 變換機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...........................................................62.6 位移傳感器的選擇 .........................................................63 設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................................................83.1 電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì) .............................................................83.1.1 電動(dòng)機(jī)的容量 ......................................................83.1.2 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 ......................................................83.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) .............................................83.2.1 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 ..................................................83.2.2 各軸轉(zhuǎn)速，輸入功及扭矩 ............................................93.3 齒輪的設(shè)計(jì) ...............................................................93.3.1 選定齒輪精度等級(jí)，材料，齒數(shù)和模數(shù) ................................93.3.2 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 ..................................................93.3.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ...........................................103.3.4 幾何尺寸計(jì)算 .....................................................123.4 滾珠絲杠的計(jì)算 ..........................................................123.4.1 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 .............................................123.4.2 滾珠絲杠的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算 .........................................123.4.3 估算絲杠的最大允許軸向變形量 .....................................133.4.4 計(jì)算滾珠絲杠長(zhǎng)度及螺紋底 X........................................133.4.5 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) .........................................144 精度與誤差計(jì)算 .................................................................154.1 誤差分析 ................................................................154.2 在垂直平面的直線度誤差而引起的誤差 ......................................154.3 在水平面的直線度誤差而引起的誤差 ........................................164.4 裝置精度設(shè)計(jì) ............................................................165 三維模型繪制 ...................................................................185.1UG 繪圖軟件介紹 ..........................................................185.1.1UG 介紹 ...........................................................18V5.1.2UG 的特點(diǎn) .........................................................185.2 零件的建模 ..............................................................185.2.1 底座的建模 .......................................................185.2.2 頭架的建模 .......................................................195.2.3 測(cè)量機(jī)構(gòu)的建模 ...................................................205.3 零件的裝配 ..............................................................21結(jié) 論 ............................................................................22參考文獻(xiàn) .........................................................................23致 謝 ............................................................................24附錄 A 外文翻譯 ..................................................................25附錄 B 三維裝配圖 ................................................................4011 緒 論1.1 研究的目的及意義在實(shí)際機(jī)械的加工生產(chǎn)的過(guò)程中，為了提高產(chǎn)品的精度以及質(zhì)量，就必須運(yùn)用某些特定的儀器對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行校核，而偏擺檢查儀就是其中的一種。偏擺檢查儀作用非常廣泛，存在機(jī)械、電力、水利等多種行業(yè)，尤其是在機(jī)械制造業(yè)中具有極高的地位，它主要用于檢測(cè)軸類零件的圓跳動(dòng)誤差?？梢蕴岣弋a(chǎn)品的精度與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)。其中以重工業(yè)使用最為普遍，近些年來(lái)，民營(yíng)企業(yè)的蓬勃發(fā)展，導(dǎo)致了社會(huì)需求的明顯增加，這樣一來(lái)使得偏擺檢查儀在小企業(yè)的使用比例上占據(jù)了很大的比重，第三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也使得電子行業(yè)加入到這個(gè)隊(duì)伍中。偏擺檢查儀的制作工藝性較高，是直線度和平行度及垂直度為一體的檢測(cè)型儀器，具有良好的耐磨性、使用壽命長(zhǎng)、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。市場(chǎng)上存在的偏擺檢查儀大多為圓跳動(dòng)偏擺檢查儀，而圓跳動(dòng)有著很大的局限性，它不能反映被測(cè)件所有面上的誤差。圓跳動(dòng)的概念決定了被測(cè)件的各個(gè)表面之間并沒(méi)有建立起聯(lián)系，而各個(gè)截面的讀數(shù)是分開(kāi)進(jìn)行的。但是在實(shí)際的生產(chǎn)加工與使用過(guò)程中要求能夠?qū)Ρ粶y(cè)件的各個(gè)表面的形位公差都能夠進(jìn)行控制，所以為了滿足實(shí)際的需求。設(shè)計(jì)出作用于檢測(cè)全跳動(dòng)的偏擺檢查儀就顯得尤為重要。在原有偏擺檢查儀結(jié)構(gòu)上，擴(kuò)展其功能，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，設(shè)計(jì)能滿足檢測(cè)徑向和端面全跳動(dòng)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)裝置。用于檢測(cè)全跳動(dòng)偏擺檢查儀器能夠?qū)⒈粶y(cè)件各個(gè)表面上的輪廓誤差情況反映出來(lái)，更加的貼近人們的實(shí)際需求。1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展迅速，帶動(dòng)了偏擺檢查儀的市場(chǎng)發(fā)展，不僅社會(huì)需求快速增長(zhǎng)，而且產(chǎn)品的出口量也持續(xù)增長(zhǎng)。國(guó)家也出臺(tái)了相關(guān)的政策，鼓勵(lì)偏擺檢查儀產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，企業(yè)對(duì)于市場(chǎng)的投資力度也逐漸增大。偏擺檢查儀的市場(chǎng)也獲得了國(guó)家和投資者的青睞，這樣一來(lái)偏擺檢查儀市場(chǎng)的前景也越來(lái)越好。目前為止美國(guó)與德國(guó)在偏擺檢查儀生產(chǎn)規(guī)模在世界上一直處于領(lǐng)先地位。無(wú)論是精度還是工藝在世界上都受到一致的好評(píng)。我國(guó)距離全球頂尖制造還是有許多差距。根據(jù)機(jī)械大國(guó)得到經(jīng)驗(yàn)，要想先進(jìn)制造技術(shù)得到發(fā)展，必須先提高自身的2產(chǎn)品精度與質(zhì)量，我國(guó)制造業(yè)正在向技術(shù)型制造轉(zhuǎn)型，企業(yè)對(duì)于高精度產(chǎn)品的需求量越來(lái)越大。所以制造業(yè)產(chǎn)品精度的高低已經(jīng)成為衡量國(guó)家實(shí)力的一個(gè)重要標(biāo)志。2013-2017 年我國(guó)偏擺檢查儀市場(chǎng)規(guī)模由 9 億元增長(zhǎng)至 27 億元。并且增速常年保持在 25%以上。2018 年將是偏擺檢查儀行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵的一年，從國(guó)家層面來(lái)講，新的政策和新的法規(guī)都陸續(xù)出臺(tái)，不斷的改善市場(chǎng)的發(fā)展環(huán)境。但是另一方面偏擺檢查儀行業(yè)也面臨著新的危機(jī)：嚴(yán)格的節(jié)能減排政策對(duì)市場(chǎng)的發(fā)展都產(chǎn)生了深刻的影響，另外還有通貨膨脹、人民幣升值等外部因素的影響，經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的人力成本的提升也在不斷的沖擊著這個(gè)行業(yè) [1]。1.3 主要研究?jī)?nèi)容互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助制造為一體。主要圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩方面進(jìn)行。主要內(nèi)容有：改進(jìn)原有偏擺檢查儀擴(kuò)展其功能，使其可以測(cè)量物件全跳動(dòng)。優(yōu)化偏擺檢查儀的操作使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。對(duì)偏擺檢查儀進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及主要零部件的計(jì)算。提高全跳動(dòng)偏擺檢查儀的精度，進(jìn)行偏擺儀三維圖的建模。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：通過(guò)閱讀資料、文獻(xiàn)、期刊研究并且掌握檢測(cè)全跳動(dòng)的偏擺檢查儀的技術(shù)條件掌握其工作原理。熟悉其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主要零部件。確定檢測(cè)全跳動(dòng)的偏擺檢查儀的基本結(jié)構(gòu)。擬定出總體設(shè)計(jì)方案，繪制簡(jiǎn)圖。對(duì)檢偏擺檢查儀的主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。使用 UG 軟件對(duì)偏擺儀的零件圖進(jìn)行建模與裝配。1.4 研究的方法及步驟1.研究的方法：①文獻(xiàn)研究法：以查閱圖書(shū)為主要手段，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢和數(shù)據(jù)庫(kù)等手段進(jìn)行輔助研究，進(jìn)行資料的收集、數(shù)據(jù)的整理等工作。②比較分析法：通過(guò)比較全跳動(dòng)和圓跳動(dòng)的區(qū)別，分析在檢測(cè)過(guò)程中的個(gè)中測(cè)量辦法。從中找出最佳的設(shè)計(jì)方案。2.研究的步驟： 第一階段：①通過(guò)閱讀資料、文獻(xiàn)、期刊研究檢測(cè)全跳動(dòng)的偏擺檢查儀的技術(shù)條件及其原理；②確定檢測(cè)全跳動(dòng)的偏擺檢查儀的基本結(jié)構(gòu)；第二階段：③對(duì)主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和校核；④繪制檢測(cè)全跳動(dòng)的偏擺檢查儀的裝配圖，繪制主要零件的工作圖。第三階段：①繪制三維圖；②分析總結(jié)進(jìn)行反思。主要解決的問(wèn)題為：①如何對(duì)原有的偏擺檢儀進(jìn)行改進(jìn)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)全跳動(dòng)。3②如何提高偏擺檢查儀的測(cè)量精度使其滿足需求。③結(jié)構(gòu)需可靠性高、工作穩(wěn)定，適應(yīng)多種環(huán)境狀況。2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 全跳動(dòng)偏擺檢查儀的技術(shù)條件及其原理2.1.1 全跳動(dòng)與全跳的公差的概念全跳動(dòng)指的是被測(cè)件繞著基準(zhǔn)軸線做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)量?jī)x器沿著 x 軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)量頭上所讀取到的最大值與最小值的差。全跳動(dòng)公差是將測(cè)量機(jī)構(gòu)與被測(cè)件進(jìn)行接觸，沿著被測(cè)件的徑向作勻速直線運(yùn)動(dòng)。所允許的最大跳動(dòng)量。由于測(cè)量方式與測(cè)量點(diǎn)的不同可具體分為三類：即斜向全跳動(dòng)公差、徑向全跳動(dòng)公差和軸向端面全跳動(dòng)公差。全跳動(dòng)公差所表示的實(shí)際意義是由測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量位置與測(cè)量方向所決定的，可分為以下兩種：(1)徑向全跳動(dòng)：當(dāng)測(cè)量?jī)x器的運(yùn)動(dòng)方向與基準(zhǔn)軸線相互垂直的同時(shí)被測(cè)件繞基準(zhǔn)軸線作持續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得測(cè)量裝置與工件同時(shí)進(jìn)行沿著軸向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在被測(cè)件上所測(cè)得的各個(gè)點(diǎn)間的值。(2)端面全跳動(dòng)：當(dāng)測(cè)量裝置的測(cè)量方向與基準(zhǔn)軸線平行時(shí)，被測(cè)件圍繞著基本軸做間斷的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且使測(cè)量裝置與工件同時(shí)進(jìn)行沿著徑向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在被測(cè)件上所測(cè)得的各個(gè)點(diǎn)間的值。2.1.2 圓跳動(dòng)的概念及與全跳動(dòng)的區(qū)別圓跳動(dòng)指的是當(dāng)測(cè)量機(jī)構(gòu)固定不動(dòng)時(shí)，被測(cè)件以基準(zhǔn)軸線為參考基準(zhǔn)進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)且只轉(zhuǎn)動(dòng)一周，在給定的方向上偏擺檢查儀上的測(cè)量機(jī)構(gòu)所測(cè)得的最大數(shù)值與最小數(shù)值的差。圓跳動(dòng)公差指的是測(cè)量機(jī)構(gòu)和被測(cè)件進(jìn)行無(wú)軸向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)被測(cè)件在一個(gè)確定的固定參考點(diǎn)繞基準(zhǔn)軸線旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，被測(cè)件所允許的最大誤差。圓跳動(dòng)公差適性沒(méi)有限制，它可以用于被測(cè)件上任意位置。由于被測(cè)件的形狀特征不同，且被測(cè)件的測(cè)量方向是根據(jù)實(shí)際需求所確定，所以圓跳動(dòng)公差的種類也不同。由于測(cè)量方式的不同具體的分類也有所區(qū)別，可以分為以下三4類：端面的圓跳動(dòng)公差、徑向的圓跳動(dòng)公差和斜向的圓跳動(dòng)公差。而斜向圓跳動(dòng)公差可分為兩類：即給定角度和任意角度。圓跳動(dòng)在測(cè)量結(jié)果的表達(dá)上具有很大的局限性，它只能反映出一個(gè)被測(cè)面上的輪廓形狀誤差狀況，并不能反映整個(gè)被測(cè)面上所有的誤差。因?yàn)樵趫A跳動(dòng)的概念中并沒(méi)有建立各個(gè)被測(cè)量面的聯(lián)系，各個(gè)被側(cè)面之間都是區(qū)分開(kāi)的。但是在實(shí)際的生產(chǎn)加工中往往需要測(cè)量?jī)x器能夠控制被測(cè)件整體的公差。為了能夠滿足實(shí)際加工生產(chǎn)的需求，在測(cè)量時(shí)增加了全跳動(dòng)公差這個(gè)概念。全跳動(dòng)公差所反映的不只是單個(gè)被測(cè)面內(nèi)被測(cè)件的輪廓形狀的誤差，并且能夠反映出被測(cè)件上所有的被測(cè)面上的誤差情況。更加貼切實(shí)際。2.1.3 各公差項(xiàng)目的詳細(xì)檢測(cè)方案各公差項(xiàng)目的詳細(xì)檢測(cè)方案：①被測(cè)件做連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，測(cè)量滑板固定不動(dòng)?？梢詸z測(cè)零的圓跳動(dòng)誤差；②測(cè)量滑板固定不動(dòng)且被測(cè)件做連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，可以檢測(cè)零件端面全跳動(dòng)；③測(cè)量滑板做 x 軸的勻速直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，使被測(cè)件進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以檢測(cè)被測(cè)件的軸向全跳動(dòng)誤差；④測(cè)量滑板做軸向勻速直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，被測(cè)件固定不動(dòng)?？梢詸z測(cè)被測(cè)件的直線度誤差；⑤被測(cè)件與測(cè)量滑板都被固定時(shí)，通過(guò)改變測(cè)量頭的測(cè)量方向，可以檢測(cè)被測(cè)件的平面度與端面圓跳動(dòng)。2.2 偏擺檢查儀的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1 確定結(jié)構(gòu)根據(jù)全跳動(dòng)及全跳動(dòng)公差的概念設(shè)計(jì)出用于檢測(cè)全跳動(dòng)偏擺檢查儀的基本結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示：5圖 2.1 全跳動(dòng)偏擺檢查儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括：頭架、底座、測(cè)量滑板三大部分定位方法：通過(guò)頂尖法對(duì)被測(cè)件進(jìn)行夾持定位。電機(jī)的選擇：全跳動(dòng)偏擺儀的左側(cè)選擇一個(gè)三相同步小功率電機(jī)，帶動(dòng)被測(cè)件進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。底座部分選擇一個(gè)三相異步小功率電動(dòng)機(jī)通過(guò)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量機(jī)構(gòu)沿著 x 軸做勻速直線運(yùn)動(dòng)。夾緊裝置：全跳動(dòng)偏擺儀的左側(cè)頂尖為固定的頂尖不可移動(dòng)，右側(cè)頂尖為可伸縮式。主要目的是為了將不同尺寸的被測(cè)件夾緊。測(cè)量機(jī)構(gòu)：測(cè)量機(jī)構(gòu)的底部與導(dǎo)軌進(jìn)行連接，測(cè)量機(jī)構(gòu)與右側(cè)的電動(dòng)機(jī)通過(guò)滾珠絲杠鏈接實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行 x 軸的移動(dòng)。偏擺檢查儀是由鐵素體+珠光體灰鑄鐵（HT150）鑄造而成，為了消除整體的應(yīng)力，通過(guò)多次回火處理可將其消除 80%以上，可以防止因?yàn)樽冃维F(xiàn)象導(dǎo)致的精度誤差。鑄件需要經(jīng)過(guò)龍門(mén)刨床的刨削和人工反復(fù)刮研工后，才能控制平行精度和直線度精度的值分別小于 0.01μm 和 0.005μm。偏擺儀的夾緊裝置為了提高其效率所使用的是錐面莫氏 6 號(hào)頂尖。本設(shè)計(jì)僅能用于測(cè)量尺寸范圍 20- 60 的軸類零件的全跳動(dòng)公差的測(cè)量?jī)x?器，但是要設(shè)計(jì)用于測(cè)量尺寸較大的軸類零件的全跳動(dòng)偏擺檢查儀時(shí)，設(shè)計(jì)思路與方案也具有參考價(jià)值。2.2.2 全跳動(dòng)偏擺檢查儀的工作原理使用頂尖法將被測(cè)件夾緊，利用左側(cè)的三相同步小功率電機(jī)帶動(dòng)頂尖使被測(cè)件進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且可以進(jìn)行雙速變換。根據(jù)被測(cè)件的實(shí)際的大小可以提供所需要的高回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者低速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將被測(cè)件通過(guò)夾緊裝置進(jìn)行夾緊后，6測(cè)量機(jī)構(gòu)通過(guò)偏擺檢查儀右側(cè)的三相異步小功率電動(dòng)機(jī)通過(guò)滾珠絲杠帶動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行 x 軸方向的移動(dòng)。將測(cè)量裝置上的指示器與被測(cè)量表面進(jìn)行接觸，然后使測(cè)量裝置沿著 x 軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)改變測(cè)量機(jī)構(gòu)上的變換機(jī)構(gòu)（彈簧鐵）的位置實(shí)現(xiàn)在被測(cè)件長(zhǎng)度范圍內(nèi)測(cè)量其軸向全跳動(dòng)和徑向全跳動(dòng)。在測(cè)量裝置的所測(cè)量的范圍內(nèi)，指示器上讀取到的最大值與最小值之差，即為零件的端面全跳動(dòng)誤差。2.3 底座與尾座的設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)利用一個(gè)高精度的絲杠螺母帶動(dòng)測(cè)量裝置，使其能夠在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的移動(dòng)，在底座上裝有一個(gè)刻度尺，能夠在偏擺儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確的讀出測(cè)量裝置的相對(duì)位置，對(duì)于導(dǎo)軌的要求有以下幾點(diǎn)：①導(dǎo)軌應(yīng)當(dāng)具有較高的精度，良好的直線度。導(dǎo)軌本身不會(huì)對(duì)測(cè)量的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響；②要具有足夠的承載能力；③在安裝方面要方便、在使用方面要足夠便捷。④能夠使檢測(cè)裝置平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象；導(dǎo)軌的精度為 10μm/100mm。導(dǎo)軌采用燕尾封閉式導(dǎo)軌，由平導(dǎo)軌和側(cè)導(dǎo)軌兩部分組和而成，平導(dǎo)軌平面度的平面度較高，而側(cè)導(dǎo)軌具有較高的平行度。采用高精度的滾珠絲杠進(jìn)行傳動(dòng)不僅可以提高整體的測(cè)量精度，還可以滿足在測(cè)量過(guò)程中對(duì)精密定位的要求。2.4 測(cè)量機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)全跳動(dòng)偏擺檢查儀的測(cè)量機(jī)構(gòu)采用的是立柱式支臂測(cè)量機(jī)構(gòu)，使用 M8 的螺釘將 20 的圓柱與全跳動(dòng)偏擺儀的底座進(jìn)行聯(lián)接，而且應(yīng)當(dāng)使垂直度誤差在?允許誤差范圍內(nèi), 如圖 2.2 所示?？梢酝ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)可改變立柱式支臂上的檢測(cè)頭與被測(cè)件的相對(duì)位置?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整立柱式支臂上的摩擦輪來(lái)進(jìn)行控制測(cè)量機(jī)構(gòu)沿著 x 軸的來(lái)回運(yùn)動(dòng)。根據(jù)實(shí)際的測(cè)量需求，可以通過(guò)改變測(cè)量裝置與被測(cè)件的接觸狀態(tài)，將被測(cè)件進(jìn)行夾緊之后旋轉(zhuǎn)小旋鈕將支臂機(jī)構(gòu)進(jìn)行鎖緊，即可開(kāi)始測(cè)量。7圖 2.2 立柱式支臂測(cè)量機(jī)構(gòu)2.5 變換機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)測(cè)量裝置能夠?qū)崿F(xiàn)軸向、徑向測(cè)量方向的變換都是依靠如圖 2.3 所示的彈簧鐵來(lái)完成的，將一個(gè)裝有彈簧鐵的帶螺紋的小圓柱擰到變換機(jī)構(gòu)的槽形圓柱桿之中，然后用螺帽防松。即可通過(guò)改變彈簧鐵的與測(cè)量機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置，完成測(cè)量方向的變換。通過(guò)改變測(cè)量裝置的位置，使測(cè)量頭進(jìn)入被測(cè)件需要的測(cè)量范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)頂尖使得被測(cè)件做持續(xù)的回轉(zhuǎn)，測(cè)量頭可測(cè)量被測(cè)件上任意一段的誤差情況；測(cè)量頭通電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠做沿 x 軸的移動(dòng)，也可測(cè)量任一區(qū)域內(nèi)被測(cè)件形位誤差；如果需要測(cè)量被測(cè)件端面上的形位誤差，只需要通過(guò)彈簧鐵將其測(cè)量機(jī)構(gòu)的方向進(jìn)行改變，縱向移動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)到所需測(cè)量的面進(jìn)行測(cè)量即可，本設(shè)計(jì)之所以可以進(jìn)行多種測(cè)量的主要原因就是存在變換機(jī)構(gòu)。8圖 2.3 彈簧鐵2.6 位移傳感器的選擇測(cè)量?jī)x器整體的穩(wěn)定性與精度主要是由傳感器自身的穩(wěn)定性與精度所決定的，跳動(dòng)誤差的范圍不得超過(guò) 0.01μm～0.1μm 。因?yàn)樵跍y(cè)量的過(guò)程中被測(cè)件僅進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生其自身的振動(dòng)幅度不大，所以在選擇時(shí)采用了一般選擇原則，選取了動(dòng)態(tài)分辨率為 0.13μm～0.15μm 的接觸式位移傳感器，在測(cè)量時(shí)應(yīng)當(dāng)保持測(cè)量頭與被測(cè)件的表面進(jìn)行接觸，這樣以來(lái)測(cè)量參數(shù)的每一次改變，都能夠通過(guò)測(cè)量裝置的位移量直觀的反映出來(lái)。經(jīng)過(guò)篩選，本設(shè)計(jì)采用 MCW-D 型線位移傳感器，其主要量程為 1000mm，靜/動(dòng)態(tài)分辨率為 0.05/0.1μm，精度為 0.25%。3 設(shè)計(jì)計(jì)算93.1 電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)3.1.1 電動(dòng)機(jī)的容量在使用全跳動(dòng)偏擺檢查儀時(shí)，在被測(cè)件進(jìn)行穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)速度的同時(shí)，且可以進(jìn)行雙速轉(zhuǎn)換。設(shè)：V=1.0m/s，F(xiàn)=30N。則，工作機(jī)所需輸入功率： WFVP31.250.9610w????電動(dòng)機(jī)軸至左頂尖軸的總傳動(dòng)效率為： 。則 ， 分別為：（7 級(jí)精度）a1?2圓柱齒輪傳動(dòng)效率，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率。查得： =0.98， =0.99?？傂蕝⒖脊綖椋?0.95.80.921a ????電動(dòng)機(jī)所需功率： WPaw87.32950.d?3.1.2 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速初算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍：本裝置要求工作機(jī)可實(shí)現(xiàn)高速 30r/min 和低速 15r/min，所以工作機(jī)的轉(zhuǎn)速取高速:n=30r/min，所以電動(dòng)機(jī)的可選初速度的范圍為： 。則：nid)(21?min/120~i/3min/0)4~1( rrrnd???可選電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為： ，可選電機(jī)最小轉(zhuǎn)速為： 。mi/30r根據(jù)分析上述的計(jì)算結(jié)果，通過(guò)篩選，選擇型號(hào)為 60TDY060S4-2 的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為 30r/min。3.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.2.1 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比總傳動(dòng)比為：10電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為 ；工作機(jī)的轉(zhuǎn)速為 。/min60r?min/30rw?傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 23i分配各級(jí)傳動(dòng)比：為高速圓柱齒輪的傳動(dòng)比， 為低速圓柱齒輪的傳動(dòng)比。取 則1i 2i 1?i。22??3.2.2 各軸轉(zhuǎn)速，輸入功及扭矩各軸轉(zhuǎn)速：連接電動(dòng)機(jī)的軸為 1 軸，連接小齒輪的軸為 2 軸，工作軸為 3軸。則：電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速為： min/60rn?連接小齒輪的軸轉(zhuǎn)速為： i/21工作軸的轉(zhuǎn)速為： min/3023rin?各軸的輸入功： ；wPd 89.31.987.21 ???d5..0312?各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： mNnPTmdd /23.687.95??/07.5.130911??mNnPT/1.30.522 ?113.3 齒輪的設(shè)計(jì)3.3.1 選定齒輪精度等級(jí)，材料，齒數(shù)和模數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)： ， ， 。wP89.31?min/601r?2?全跳動(dòng)偏擺檢查儀為一般性質(zhì)的測(cè)量?jī)x器，它自身對(duì)于速度的要求并不高，所以本設(shè)計(jì)選用 7 級(jí)精度。小齒輪的材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），調(diào)質(zhì)處理表面淬火，硬度為 280HBS。大齒輪的材料為：45 鋼（調(diào)質(zhì)），調(diào)質(zhì)處理表面淬火，硬度為 240HBS[2]。初選小齒輪齒數(shù)為 ，則201?Z402212??iZ3.3.2 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為: 2211 )()5.0(3HEtt ZuRTkd????確定公式內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)值，查得材料的彈性影響系數(shù)： ；查pa189.ME?得大小齒輪的接觸疲勞極限： ， ；試選載荷系pa6lim1MH??lim2H數(shù)為 。3.1?tk應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： 81 1043.3080???njLN726.9?通過(guò)查抗點(diǎn)蝕壽命系數(shù)表 [6]可得齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)為： ，97.01?HNK。89.02?HNK接觸疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)為 0.1?HSMpaSHNH58216097.][111lim???KHNH39.][222li將 中的較小的值帶入接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式中即可求出分度圓直徑，則：][?12mdt 56.4)3918.2(.5)0.31(0.37842241 ?????smnv/.6??計(jì)算尺寬： 2.7081udb1t??R?模數(shù)： 3.045.61?zmtt根據(jù) V=0.177m/s，裝置采用 7 級(jí)精度，即可查得動(dòng)載荷系數(shù) ；假02.1?vK設(shè)： ，則由表查得 ；查表得使用系數(shù) ；NbFKtA/10?1.0a?FHK5A根據(jù) 7 級(jí)精度，非對(duì)稱分布，由插值法可得出 。86?H512..012.5??????HVAH按照實(shí)際的載荷系數(shù)校正從而計(jì)算得的分度圓直徑： mKdHtt 370.59.12345.631 ???計(jì)算模數(shù) m= 68.207.91zdm3.3.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算公式為: ][1)5.01(4321FSaYuzRkTm??????確定公式內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)值：通過(guò)查表可得齒輪的疲勞極限 , ；查得抗彎疲pa501MFN??pa3802FN?13勞壽命系數(shù)： ， ；取彎曲疲勞安全系數(shù)為：pa85.01MKFN?pa90.2KFN?S=1.7可得： MpaSFENF 285.91.709][11 ????KFENF .06.3][22載荷系數(shù)計(jì)算可得： 1.72????FVAKH計(jì)算當(dāng)量系數(shù)： 取 ，則： =21.801， =68.1992tan5.?u12?，40.18.2cos011 ???zv 107.568.9cos422 ??zv查取應(yīng)力校正系數(shù)，可得 ，通過(guò)插值法即可求得 ；.561aSY.2aSY通過(guò)插值法可求出 。2.761a?FY2.8a?F計(jì)算齒輪的 并且對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比：][aFSY?， 可得大齒輪的0.1528.967][1a??FSY 0.17829.618][2a??FSY?數(shù)值大于小齒輪。則：][aFS? 2.90.54)35.0(.74323??m14通過(guò)比較所得結(jié)果,可以分析出通過(guò)計(jì)算得到的齒面接觸疲勞強(qiáng)度的模數(shù)大于計(jì)算所得到的齒根彎疲勞強(qiáng)度模數(shù),通過(guò)查表可知抗彎強(qiáng)度的大小決定了齒輪的模數(shù) m,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度與齒輪直徑的大小決定了齒輪承載能力的強(qiáng)弱,所以可取由抗彎強(qiáng)度算得的模數(shù) 2.790,并取就近圓為標(biāo)準(zhǔn)值 3，接觸強(qiáng)度算得分度直徑為 56.455mm。由：；8.1345.61??mdz考慮到裝置的潤(rùn)滑增大齒數(shù)則： ，9112iz3.3.4 幾何尺寸計(jì)算計(jì)算齒輪的分度圓直徑： ，mzd573191??。mzd14382??計(jì)算齒輪的錐距： =53.31821?uR計(jì)算齒輪的寬度： ，則 。mbR9.15308.5???? mb162?3.4 滾珠絲杠的計(jì)算3.4.1 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及測(cè)量機(jī)構(gòu)沿 X 軸方向上運(yùn)動(dòng)的最大移動(dòng)速度來(lái)計(jì)算滾珠絲杠的導(dǎo)程。為了使測(cè)量機(jī)構(gòu)低速穩(wěn)定的運(yùn)行，滿足本設(shè)計(jì)的需求，要求其最大速度不超過(guò) 30mm/s。因此帶動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行 X 向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇為 MDMA152PIV，其最高轉(zhuǎn)速為 4500rpm，電機(jī)與滾珠絲杠通過(guò)傳動(dòng)比為 1 的齒輪鏈接，則傳動(dòng)比也為 1，X 軸向的最大速度為 25mm/s，即 1500mm/min。則絲杠導(dǎo)程為： mniVPMAXK34.051???且根據(jù)實(shí)際測(cè)量與本設(shè)計(jì)對(duì)速度的需求取 =10mm。KP3.4.2 滾珠絲杠的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算因?yàn)閯?dòng)摩擦與靜摩擦系數(shù)比較類似，所以可以通過(guò)略微增大動(dòng)摩擦系數(shù)當(dāng)15作為靜摩擦。且導(dǎo)軌在勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力系數(shù)的最大值為 0.004，此處則可以取導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù)為 0.006，則導(dǎo)軌的靜摩擦力為： NfgMF8.20.91506.0 ????????式子中：M 即為工件及工作臺(tái)的總質(zhì)量，本設(shè)計(jì)底座大小為100mm×35mm，材料采用鐵素體+珠光體灰鑄鐵（ HT150），用于承受中等應(yīng)力的結(jié)構(gòu)鑄件。經(jīng)過(guò)估算得約為 15kg。f 導(dǎo)軌滑塊密封阻力，約為 20N。全跳動(dòng)偏擺檢查儀是一般測(cè)量?jī)x器，滾珠絲杠在工作時(shí)不受切削力的影響。因?yàn)樵跈z測(cè)過(guò)程中檢測(cè)裝置始終保持著勻速直線運(yùn)動(dòng)。所以檢測(cè)裝置所受到的阻力主要是導(dǎo)軌自身所產(chǎn)生的動(dòng)摩擦力，則有： rpmPvnK102560miax ????滾珠絲杠副的當(dāng)量載荷為： NFF2.10832minaxm????偏擺檢查儀根據(jù)市場(chǎng)需求以及材料為采用鐵素體+珠光體灰鑄鐵（HT150）構(gòu)成，根據(jù)實(shí)際需求選擇預(yù)期工作時(shí)間為 15000 小時(shí)；查表 [2]得負(fù)載荷系數(shù) ，wf在平穩(wěn)運(yùn)行且無(wú)沖擊力影響的情況下選擇 1；因?yàn)槠珨[儀為一般測(cè)量機(jī)構(gòu)，所以精度系數(shù) 選擇 1，可靠性系數(shù) 一般選擇 1。af cf按照滾珠絲杠副的預(yù)期工作時(shí)間來(lái)計(jì)算： NfFLnCm 06.5102.815601603caw3 ??????按照滾珠絲杠副的預(yù)加最大軸向負(fù)載計(jì)算： 為預(yù)加負(fù)載系數(shù)，全跳動(dòng)偏ef擺檢查儀屬于一般檢測(cè)類儀器，選用輕預(yù)載，則 =6.7；所以可得： NFfCeam139.820.76???163.4.3 估算絲杠的最大允許軸向變形量根據(jù)公式可以得知： （1/3~1/4）×重復(fù)定位精度m??本設(shè)計(jì) X 向重復(fù)定位精度要求為：0.005mm則： =1/4×0.1=0.00125mmm?3.4.4 計(jì)算滾珠絲杠長(zhǎng)度及螺紋底 X根據(jù)設(shè)計(jì)可知偏擺檢查儀在 X 向的最大移動(dòng)距離為 600mm，可以計(jì)算出滾珠絲杠左右兩側(cè)固定點(diǎn)的最大距離。 mPlLK86014602.1·)4~10(·.2??????）（滾珠絲杠的一端是固定在測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量滑板上，另一端是固定在底座中，所以本設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)計(jì)算滾珠絲杠的螺紋底。 LFdmm 10..2510768.391039.2 ?????3.4.5 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào)根據(jù)滾珠絲杠的導(dǎo)程與螺紋底的值，通過(guò)篩選，選擇型號(hào)為：FYND6917-2的內(nèi)循環(huán)雙螺母式滾珠絲杠，其精度等級(jí)為 2 級(jí)，絲杠螺紋底X=45mm 10.01，公稱直徑： =58mm，額定動(dòng)載荷 C=15530N 555.06N，額?d0X?定靜載荷 P=6257N。174 精度與誤差計(jì)算4.1 誤差分析全跳動(dòng)偏擺儀的設(shè)計(jì)使用的是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)學(xué)模型，所以在測(cè)量原理上不會(huì)出現(xiàn)誤差，而機(jī)械裝置自身的誤差決定了偏擺檢查儀的誤差。即包括：被測(cè)件在進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)誤差、由于裝夾而引起的偏心誤差、測(cè)量機(jī)構(gòu)在沿 x 軸方向移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的誤差，由于水平面和垂直面都不同程度的存在著不均勻現(xiàn)象從而導(dǎo)致產(chǎn)生了直線度誤差，使得測(cè)量頭的位置與標(biāo)定的位置發(fā)生偏移而引起誤差 [3]。偏擺檢查儀是通過(guò)頭座上的兩個(gè)頂尖利用頂尖法對(duì)被測(cè)件進(jìn)行夾緊，工件頂尖孔的尺寸偏差決定了回轉(zhuǎn)誤差。頂尖孔一般都是車制而成的，出現(xiàn)的回轉(zhuǎn)誤差非常小。僅為±4 。m?18由于被測(cè)件的頂尖孔既是加工過(guò)程的定位基準(zhǔn)也是測(cè)量裝置的測(cè)量基準(zhǔn)，所以其偏心值的范圍不會(huì)超過(guò)±0.1mm。工件頂尖孔的偏心不足以對(duì)整體的測(cè)量產(chǎn)生較大影響故忽略不計(jì)。4.2 在垂直平面的直線度誤差而引起的誤差定義 為標(biāo)定時(shí)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)件間的距離； 為理想位置傳感器與被測(cè)件3L4L間的距離； 測(cè)量頭的相對(duì)偏移量； 傳感器與被測(cè)件間的距離； 為標(biāo)準(zhǔn)件1?4? r半徑； 為被測(cè)件半徑。則導(dǎo)軌在垂直平面所產(chǎn)生的直線度誤差的數(shù)學(xué)模型如R圖 4.1 所示：圖 4.1 垂直平面直線度誤差模型由幾何關(guān)系可得： ， ；被測(cè)件的真實(shí)值為：raL??3R4。）（標(biāo)測(cè) r-2RD??則 ，由于 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 1，可將其省略。21214 ）（aL??? 1?所以： )(214R???所以偏移后被測(cè)件直徑為： 。RDLD2143r2???????? ）（）（ 標(biāo)標(biāo)測(cè)則，在垂直面內(nèi)的導(dǎo)軌的直線度誤差為：19。RD211?????測(cè)測(cè)可知，在垂直平面內(nèi)導(dǎo)軌的直線誤差與被測(cè)件的半徑成反比，因此只要對(duì)本測(cè)量?jī)x器最大測(cè)量范圍 600mm 內(nèi)，即被測(cè)件直徑 600mm 內(nèi)進(jìn)行誤差分析，即滿足整個(gè)系統(tǒng)要求。4.3 在水平面的直線度誤差而引起的誤差同理，定義 偏移后傳感器與被測(cè)件間的距離； 導(dǎo)軌在水平面的直線度4L? 2?誤差。則導(dǎo)軌在水平面的直線度誤差而引起的誤差的數(shù)學(xué)模型如圖 4.2 所示：圖 4.2 水平面直線度誤差模型由幾何關(guān)系可得：; 。24????L 2434322???????? ）（）（ 標(biāo)標(biāo)測(cè) LDLD則導(dǎo)軌在水平面的直線度誤差而引起的誤差為： 2-????標(biāo)測(cè) D4.4 裝置精度設(shè)計(jì)由上述計(jì)算可得知，水平面內(nèi)導(dǎo)軌的直線誤差度是影響系統(tǒng)的精度的主要原因，所以減小導(dǎo)軌在水平面方向的直線度誤差就顯得尤為重要了。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌在水平面的直線度誤差一般為 0.15～0.75 ，因此導(dǎo)軌在水平面存在的直m?線度誤差而引起的誤差為：0.2～1.6 。在測(cè)量機(jī)構(gòu)上由于導(dǎo)軌直線度誤差產(chǎn)生的總誤差為： 。21D???軸類零件的精度一般為測(cè)量?jī)x表的三倍 ，查表 [7]得知全跳動(dòng)偏擺檢查儀在測(cè)量軸類零件時(shí)的精度不得超過(guò) 3 。在垂直平面內(nèi)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的直線度m?20不會(huì)超過(guò) 0.3 ，在水平面的直線度誤差 不超過(guò) 0.8 ，將 與 帶入1?m?2?m?1?2上式可得出這本設(shè)計(jì)的精度為：0.8544 ＜3 ，因此本設(shè)計(jì)的精度是滿足實(shí)m?際需求的。215 三維模型繪制5.1UG 繪圖軟件介紹5.1.1UG 介紹公司設(shè)計(jì)出的一款產(chǎn)品工程Software PLMiemns是NX UnigraphcG解決方案，它能夠給予使用者產(chǎn)品上便利快捷的設(shè)計(jì)，還可以數(shù)字化加工造型。UG 可以根據(jù)使用者的對(duì)工藝設(shè)計(jì)需求，提供相應(yīng)的解決方案UG 的功能非常強(qiáng)大，具有強(qiáng)大的建模功能，任何復(fù)雜的實(shí)體結(jié)構(gòu)模型和復(fù)雜的輪廓表面都可以進(jìn)行建模。具有強(qiáng)大的機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制圖功能有著較高的靈活性，為制造設(shè)計(jì)等方面提供了便利。UG 在制造業(yè)上運(yùn)用非常廣泛，包括了零件的設(shè)計(jì)、工業(yè)造型的設(shè)計(jì)、零件三維圖的建模、動(dòng)態(tài)模擬仿真、動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析等強(qiáng)大的功能。5.1.2UG 的特點(diǎn)UG 軟件具有三維實(shí)體建模、裝配建模等功能，能夠生成用戶所需要的三維模型圖，并且可以對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析、仿真運(yùn)動(dòng)及載荷分析。其主要的功能特點(diǎn)有以下四點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)者可運(yùn)用三維圖來(lái)直觀的表達(dá)自己所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。（2）設(shè)計(jì)的全面性，使得理論上的設(shè)計(jì)成為可能。（3）UG 提供了完整的分析方案可以滿足設(shè)計(jì)者的實(shí)際需求。（4）圖形和數(shù)據(jù)的一致性可以更好的輔助設(shè)計(jì)者完成設(shè)計(jì)。22本設(shè)計(jì)主要運(yùn)用到了 UG 的建模、裝配、制圖模塊。5.2 零件的建模5.2.1 底座的建模首先，打開(kāi) NX10.0 的軟件。在左側(cè)文件選擇欄里選擇新建。類型選擇模型進(jìn)入模型繪制界面，對(duì)零件進(jìn)行三維建模。（1）長(zhǎng)方形建模：在主菜單中選擇草圖→選擇基準(zhǔn)面（XY 軸為基本面）→插入→特征設(shè)計(jì)→長(zhǎng)方形，選擇兩點(diǎn)法，點(diǎn)擊彈出的“塊”對(duì)話框，在中輸入尺寸即可得到對(duì)應(yīng)的正方形。（2）拉伸與拔模在主菜單中選擇拉伸命令，截面選擇剛繪制好的草圖，輸入拉伸量，選擇拉伸的方向。在拔模選項(xiàng)中選擇“從起始限制”輸入角度為 8deg，點(diǎn)擊確定即可完成。（3）底腳的建模和長(zhǎng)方形建模類似，在主菜單中選擇草圖，將底座底面設(shè)為基準(zhǔn)面。進(jìn)行草圖繪制，對(duì)其進(jìn)行拉伸處理。（4）滑塊導(dǎo)軌的建模和長(zhǎng)方形建模類似，在主菜單中選擇草圖，將底座頂面設(shè)為基準(zhǔn)面。進(jìn)行草圖繪制，進(jìn)行拉伸處理時(shí)將拉伸方向定為反向，選擇開(kāi)放輪廓智能體積，即可完成建模。（5）底腳的建模在主菜單中選擇草圖，選擇底座的底面作為基準(zhǔn)平面。進(jìn)行草圖繪制，進(jìn)行拉伸處理時(shí)將拉伸方向定位反向，選擇開(kāi)放輪廓智能體積。在拔模選項(xiàng)中選擇“從起始限制”輸入角度為 5deg，點(diǎn)擊確定即可完成。通過(guò)如上步驟即可完成底座的建模，如圖 5.1 所示：23圖 5.1 底座建模圖5.2.2 頭架的建模（1）長(zhǎng)方形頭架建模在主菜單中選擇草圖→選擇基準(zhǔn)面（XY 軸為基本面）→插入→特征設(shè)計(jì)→長(zhǎng)方形，選擇兩點(diǎn)法，點(diǎn)擊彈出的“塊”對(duì)話框，在中輸入尺寸即可得到對(duì)應(yīng)的正方形。（2）拉伸與倒圓角在主菜單中選擇拉伸命令，截面選擇剛繪制好的草圖，輸入拉伸量。即可完成拉伸。在主菜單中選擇倒圓角命令，選擇要倒圓角的角，形狀選擇為圓形，輸入圓角半徑，即可完成倒圓角。（3）頂尖建模與長(zhǎng)方形建模類似，選擇頭架內(nèi)部為基準(zhǔn)面，繪制圓形，輸入尺寸后進(jìn)行拉伸即可完成頂尖建模。通過(guò)如上步驟即可完成頭架的建模，如圖 5.2 所示:24圖 5.2 頭架建模圖5.2.3 測(cè)量機(jī)構(gòu)的建模（1）長(zhǎng)方形底座建模在主菜單中選擇草圖→選擇基準(zhǔn)面（XY 軸為基本面）→插入→特征設(shè)計(jì)→長(zhǎng)方形，選擇兩點(diǎn)法，點(diǎn)擊彈出的“塊”對(duì)話框，在中輸入尺寸即可得到對(duì)應(yīng)的正方形。（2）滑塊導(dǎo)軌建模與長(zhǎng)方形建模類似，以滑塊底部為基準(zhǔn)面，繪制兩個(gè)長(zhǎng)方形草圖，進(jìn)行拉伸處理時(shí)將拉伸方向定為反向，選擇開(kāi)放輪廓智能體積，即可完成建模。（3）測(cè)量桿建模以滑塊頂部為基準(zhǔn)面，繪制圓形草圖，輸入拉伸量，即可完成建模。通過(guò)如上步驟即可完成測(cè)量機(jī)構(gòu)的建模，如圖 5.3 所示:圖 5.3 測(cè)量機(jī)構(gòu)建模圖5.3 零件的裝配首先，打開(kāi) NX10.0 的軟件。在左側(cè)文件選擇欄里選擇新建。類型選擇裝配功能進(jìn)入零件裝配界面，對(duì)零件進(jìn)行裝配。點(diǎn)擊右上角菜單欄的添加組件功能，點(diǎn)擊打開(kāi)按鈕，選擇需要裝配的零件圖。選擇“底座”作為裝配基準(zhǔn)。在放置定位選項(xiàng)中選擇“絕對(duì)原點(diǎn)”作為原點(diǎn)。點(diǎn)擊確定開(kāi)始裝配。25（1）頭架裝配打開(kāi)添加組件功能，點(diǎn)擊之前添加好的頭架圖。此時(shí)右下角出現(xiàn)頭架的預(yù)覽圖片。在左側(cè)的放置定位選項(xiàng)中選擇“通過(guò)約束”，然后在類型選擇欄中選擇“距離”，點(diǎn)擊頭架與底座所需要約束的面，輸入兩者的距離，點(diǎn)擊確定。即可通過(guò)距離定位來(lái)完成約束。（2）測(cè)量機(jī)構(gòu)裝配打開(kāi)添加組件功能，點(diǎn)擊先前添加的測(cè)量機(jī)構(gòu)圖。此時(shí)右下角出現(xiàn)頭架的預(yù)覽圖片。在放置定位選項(xiàng)中選擇“通過(guò)約束”，然后在類型選擇欄中選擇“對(duì)齊接觸”，點(diǎn)擊需要進(jìn)行對(duì)齊接觸約束的面（即頭架底部的導(dǎo)軌與底座上方的導(dǎo)軌槽）即可通過(guò)對(duì)齊接觸來(lái)完成約束。通過(guò)如上步驟即可完成裝配，裝配效果如圖 5.4 所示：圖 5.4 全跳動(dòng)偏擺檢查儀裝配圖26結(jié) 論偏擺檢查儀是測(cè)量軸類零件各種跳動(dòng)誤差的必備儀器，在提高產(chǎn)品精度，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命方面具有很大的實(shí)際意義。因此偏擺檢查儀在制造業(yè)中具有非常重要的地位。本文通過(guò)對(duì)偏擺檢查儀的改進(jìn)，使其實(shí)現(xiàn)可以對(duì)工件進(jìn)行全跳動(dòng)誤差的檢測(cè)，并繪制出了三維圖形。在此過(guò)程中總結(jié)出了到以下結(jié)論：（1）全跳動(dòng)偏擺檢查儀與一般偏擺檢查儀相比較不僅反映單個(gè)測(cè)量面內(nèi)被測(cè)要素輪廓形狀的誤差情況，而且能反映整個(gè)被測(cè)面上的誤差。更加符合實(shí)際需求 [3]。（2）全跳動(dòng)偏擺檢查儀在設(shè)計(jì)時(shí)，利用兩個(gè)獨(dú)立的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并配備合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了頂尖回轉(zhuǎn)的同時(shí)底座進(jìn)行 X 軸方向的平移。在測(cè)量機(jī)構(gòu)上加入彈簧鐵，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量位置的變換，使其不僅能夠完成徑向全跳動(dòng)的測(cè)量還能夠完成軸向全跳動(dòng)的測(cè)量。（3）全跳動(dòng)偏擺檢查儀在實(shí)際測(cè)量中還存在一些不足之處，如：當(dāng)需要測(cè)量斜面時(shí)全跳動(dòng)偏擺檢查儀顯然無(wú)法完成測(cè)量。因此在實(shí)際中應(yīng)該將全跳動(dòng)誤差測(cè)量與圓跳動(dòng)誤差測(cè)量結(jié)合起來(lái)，能夠更好的發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。偏擺檢查儀的種類的豐富與精度的提升可以使企業(yè)加工節(jié)約大量成本，提升加工質(zhì)量，也使得企業(yè)獲得更多的利潤(rùn)。2728參考文獻(xiàn)[1] (美)約瑟夫 E.希格利.機(jī)械工程設(shè)計(jì)第 6 版.機(jī)械工業(yè).2002:127-129[2] 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謝大學(xué)生活即將結(jié)束，四年的大學(xué)生活讓我受益匪淺，心中倍感充實(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程是枯燥、復(fù)雜的。但在最終完成的時(shí)刻有一種如釋重負(fù)的感覺(jué)，感慨良多。首先對(duì)我的論文指導(dǎo)老師周毓明老師表示真誠(chéng)的感謝。他在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來(lái)審查、修改我的論文。在選題與搜索資料等方面老師都傾注了極大的關(guān)懷和鼓勵(lì)。還有教過(guò)我的所有老師們，他們不僅僅僅只是在學(xué)業(yè)上給我以悉心指導(dǎo)，更在思想、生活上給予了我關(guān)心和幫忙，是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。最后我要感謝參與我論文評(píng)審和答辯的各位老師，他們給了我一個(gè)審視幾年來(lái)學(xué)習(xí)成果的機(jī)會(huì)，讓我能夠明確今后的發(fā)展方向四年中陪伴在我身邊的同學(xué)、朋友、感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠幸獾慕ㄗh和意見(jiàn)，步入社會(huì)才是我們這些萃萃學(xué)子生命歷程中真正挑戰(zhàn)的開(kāi)始。在今后的生活與工作中我也會(huì)更加的努力。31附錄 A 外文翻譯原文：Design and uncertainty of an opto-mechanicaldevice for checking CMM touch trigger probesThis paper presents aspects of design of a test apparatus for checking touch trigger probes. It describes the probe test rig whose main objective is to check the probe repeatability and pre-travel variation (lobing effects). The results indicate that such a verification has been achieved with the additional advantage of testing the probe independent of the CMM error sources.