激光跟蹤儀垂直軸的設(shè)計(jì)【轉(zhuǎn)臺(tái)承重5kg轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)分鐘軸中心孔直徑40mm,電機(jī)數(shù)1個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)半徑160mm】【說(shuō)明書+CAD】
激光跟蹤儀垂直軸的設(shè)計(jì)【轉(zhuǎn)臺(tái)承重5kg轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)分鐘軸中心孔直徑40mm,電機(jī)數(shù)1個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)半徑160mm】【說(shuō)明書+CAD】,轉(zhuǎn)臺(tái)承重5kg,轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)分鐘,軸中心孔直徑40mm電機(jī)數(shù)1個(gè),轉(zhuǎn)臺(tái)半徑160mm,說(shuō)明書+CAD,激光,跟蹤,垂直,設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)臺(tái),承重,kg,轉(zhuǎn)速,20,分鐘,中心,直徑,40,mm,妹妹,電機(jī),機(jī)電
激光跟蹤儀垂直軸的設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)介紹 1 引言1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)1.3 總體設(shè)計(jì)方案分析有代表性的中/高速運(yùn)動(dòng)物體在線視覺測(cè)量的一種方案，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理如圖1所示，在實(shí)際應(yīng)用中采用了Costar的逐行掃描CCD相機(jī)SI-M310和Matroxmeteor II/MC卡以及OSe的頻閃發(fā)生器與LED光源。2 系統(tǒng)分析2.1什么是姿態(tài) 姿態(tài)指遙感器或遙感平臺(tái)對(duì)某一參考系所處的角方位。隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)視覺定位在智能機(jī)器人、智能人機(jī)交互、視覺交通監(jiān)管(電子警察)等方面有著廣泛的應(yīng)用。2.2實(shí)驗(yàn)原理(在線檢測(cè)技術(shù)原理)2.2.1 高速的電子快門和可編程積分控制高速的電子快門和可編程積分控制的作用都是讓相機(jī)在很短的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)收集需要的光，避免光積分時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)大造成圖像模糊或拖影，它們所改變的是同樣一個(gè)量，都是將在一個(gè)時(shí)間段光子在CCD成像區(qū)產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到遮擋面的電荷存儲(chǔ)區(qū)域。2.2.2 逐行掃描和場(chǎng)模式逐行掃描和場(chǎng)模式都是為了避免普通隔行掃描相機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體拍照時(shí)出現(xiàn)的奇偶錯(cuò)楨(又稱梳形圖comb)。普通標(biāo)準(zhǔn)視頻制式(NTSC/PAL/CCIR/RS170)的模擬CCD相機(jī)(稱為隔行或交織interlace相機(jī))都是以楨模式掃描，每場(chǎng)都是相隔一行的像素被掃描出去。2.2.3 頻閃照明和觸發(fā)頻閃照明是運(yùn)動(dòng)采集中常見的手段，通常由頻閃控制器控制閃光時(shí)間通常10ns100us，頻閃LED通常有10ns以下的響應(yīng)時(shí)間，因此與為了和曝光時(shí)間配合，讓閃光最亮?xí)r能夠采光，需要調(diào)整觸發(fā)相機(jī)快門與頻閃器之間的間隔時(shí)間，直到配合最佳。2.2.4 在線檢測(cè)方案比較在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程，通常有以下幾種比較常見的組合模式(注:以下所說(shuō)的電子快門包含了可編程積分控制，異步觸發(fā)，場(chǎng)模式或逐行掃描被認(rèn)為是默認(rèn)配置)。2.2.5 定速頻閃曝光比較常用也是相對(duì)簡(jiǎn)單的方法就是不改變曝光速度(20ms/field，CCIR)，當(dāng)被測(cè)物體物體達(dá)到時(shí)，由傳感裝置觸發(fā)頻閃光源，閃光時(shí)間根據(jù)被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)速度決定。2.2.6 高速快門曝光單單靠高速快門而不加頻閃光是另一種比較常用的方法。高速快門一定要保證進(jìn)入的光足夠，通常需要用很高亮度的光源，高速的鏡頭(高數(shù)值孔徑)，光圈調(diào)至最大，也可以增大相機(jī)的增益。用高速快門的一個(gè)很大優(yōu)點(diǎn)就是能排除環(huán)境光的干擾。2.2.7 綜合法上面的兩種方法聯(lián)合起來(lái)應(yīng)用，不僅能在高速拍照過(guò)程中減少環(huán)境光的干擾，而且可以短時(shí)間獲得足夠的光能，更重要的是更適合于對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行高速采集的需要。2.2.8 注意事項(xiàng)觸發(fā)過(guò)程有一點(diǎn)需要注意的是:在普通是觸發(fā)模式下，當(dāng)觸發(fā)后當(dāng)前楨開始曝光和傳輸當(dāng)這個(gè)過(guò)程沒有完成時(shí)采集卡會(huì)忽略外部的觸發(fā)脈沖，因此，要保證所有需要的(觸發(fā)點(diǎn))圖像被捕獲，就得保證兩個(gè)觸發(fā)脈沖間的間隔時(shí)間大于一楨圖像完成曝光與傳輸?shù)臅r(shí)間和。3 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)要求主要內(nèi)容和基本要求:（1）電機(jī)的選型及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算；（2）二維移動(dòng)平臺(tái)的裝配圖及部分主要零件圖。3.2初步確定XY工作臺(tái)尺寸及估算重量3.3旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)體設(shè)計(jì) 回轉(zhuǎn)體形狀誤差檢測(cè)技術(shù)在近10 年內(nèi)有較大的改進(jìn),從傳統(tǒng)的手工檢測(cè)發(fā)展到微機(jī)自動(dòng)化檢測(cè),從接觸檢測(cè)發(fā)展到非接觸視覺檢測(cè)【1】。4 絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1滾珠絲杠優(yōu)點(diǎn) 絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它主要用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。4.2絲杠選型4.2.1滾珠絲杠副導(dǎo)程的確定4.2.2滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率4.3聯(lián)軸器選取彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制造容易，不用潤(rùn)滑，不需要與金屬硫化粘結(jié)，更換彈性套方便，不用移動(dòng)半聯(lián)軸器，具有一定補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移和減震緩沖性能。5 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型5.1導(dǎo)軌的比較鑲鋼導(dǎo)軌:機(jī)床上最常用的導(dǎo)軌形式是鑲鋼導(dǎo)軌，它的使用已有很長(zhǎng)的歷史。鑲鋼導(dǎo)軌是導(dǎo)軌系統(tǒng)的固定元件，其截面為矩形。整體導(dǎo)軌或鑄造導(dǎo)軌，即鋼導(dǎo)軌與底座鑄成一體，加工后再經(jīng)精磨到要求的尺寸和光潔度。滑動(dòng)導(dǎo)軌:傳統(tǒng)導(dǎo)軌的發(fā)展，首先表現(xiàn)在滑動(dòng)元件和導(dǎo)軌形式上，滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是導(dǎo)軌和滑動(dòng)件之間使用了介質(zhì)，形式的不同在于選擇不同的介質(zhì)。直線導(dǎo)軌又稱線軌、滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng).5.2 直線導(dǎo)軌的選型導(dǎo)軌為直線滾動(dòng)矩形導(dǎo)軌，本設(shè)計(jì)中共用4條導(dǎo)軌，每條導(dǎo)軌用2個(gè)滑塊.考慮到切削工件時(shí)工作臺(tái)受力不均產(chǎn)生起顛覆力矩初步確定選用燕尾形直線滾動(dòng)導(dǎo)軌.6 伺服電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定6.1伺服電機(jī)的選用6.1.1伺服電機(jī)上起動(dòng)力矩的近似計(jì)算6.1.2伺服電機(jī)精度驗(yàn)算6.2 伺服電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一種慣性負(fù)載,在電機(jī)選用時(shí)必須加以考慮。由于傳動(dòng)系統(tǒng)的各傳動(dòng)部件并不都與電機(jī)軸同軸線，還存在各傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量向電機(jī)軸折算問(wèn)題。7 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度和絲杠穩(wěn)定度的分析7.1剛度分析7.1.1根據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度7.1.2根據(jù)微量進(jìn)給的靈敏度來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)剛度7.2 穩(wěn)定性驗(yàn)算8 裝配與預(yù)壓8.1預(yù)壓處理 滾珠絲杠副在工作臺(tái)上的支承方式有兩種。一種是單支承形式；另一種是兩端支承形式，本設(shè)計(jì)選用兩端支承形式中的“雙支點(diǎn)各單向固定”的支承方式。8.2 裝配要求 按照傳統(tǒng)的工藝方法，安裝滾珠絲杠副一直沿用芯棒、定位套將兩端支承軸承座及中間絲母座連接在一起校正，用百分表將芯棒軸線與機(jī)床導(dǎo)軌找正平行，并且芯棒傳動(dòng)自如輕快的方法。一、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的選題及工作量要求
1．滿足教學(xué)基本要求，體現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用型培養(yǎng)目標(biāo)，具有綜合性、先進(jìn)性、題目要有一定的難度和飽滿的工作量。
2．選題應(yīng)盡量與生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、產(chǎn)品和社會(huì)實(shí)際相結(jié)合。原則上畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）來(lái)自實(shí)際任務(wù)選題應(yīng)在80%左右，選題要符合本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，要有一定的知識(shí)覆蓋面，要做到一人一題。
3．選題的確定應(yīng)由指導(dǎo)教師為主，學(xué)生自擬為輔。指導(dǎo)教師與學(xué)生共同商定，報(bào)教研室主任批準(zhǔn)經(jīng)系主任審查后報(bào)教務(wù)部備案，一經(jīng)確定不得隨意更改。
4．對(duì)于在實(shí)習(xí)單位進(jìn)行畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的學(xué)生，由系指導(dǎo)教師和實(shí)習(xí)單位教師實(shí)行雙導(dǎo)師制，題目由學(xué)生和指導(dǎo)教師共同確定，并確定指導(dǎo)方式和論文（設(shè)計(jì)）要求，但論文（設(shè)計(jì)）必須達(dá)到系的統(tǒng)一要求。
5．鑒于機(jī)械系現(xiàn)時(shí)的實(shí)際情況，各方向指導(dǎo)力量不均衡，因此學(xué)生可不按班級(jí)、方向選擇指導(dǎo)教師，即全系的學(xué)生采用統(tǒng)一安排。待條件成熟后，學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）實(shí)現(xiàn)按專業(yè)、按方向進(jìn)行安排。
6．每個(gè)學(xué)生的論文（設(shè)計(jì)）工作要有飽滿的工作量。以機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主的題目繪圖量原則上應(yīng)有2-2.5張0號(hào)圖紙，設(shè)計(jì)說(shuō)明書不少于8000-10000字；工藝、控制類為主的設(shè)計(jì)，繪圖量原則上應(yīng)有1-1..5張0號(hào)圖紙（包括電路圖、控制流程圖、試驗(yàn)流程圖等），設(shè)計(jì)說(shuō)明書不少于10000-150000字；論文為主的題目一定要注意知識(shí)的覆蓋面，論文（圖表、計(jì)算、照片）、字?jǐn)?shù)不少于15000-20000。答辯時(shí)要做PPT展示。
6.鼓勵(lì)教師指導(dǎo)實(shí)際產(chǎn)品、作品、綜合實(shí)驗(yàn)方面的課題，答辯時(shí)能展示實(shí)際作品，其圖紙和文字工作量可適當(dāng)降低。
7．外文文獻(xiàn)翻譯由指導(dǎo)教師根據(jù)論文題目指定外文資料交學(xué)生翻譯，字?jǐn)?shù)約3000—5000漢字（或不少于2000—3000個(gè)英文單詞），并附原文裝訂論文冊(cè)后。
8．畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）說(shuō)明書、設(shè)計(jì)圖紙、套表等要全部按照教務(wù)部的要求，整理完畢后裝入專用袋，答辯完畢后交系存檔。
二、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
1. 指導(dǎo)教師在學(xué)生選題結(jié)束后應(yīng)擬定畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)書下達(dá)給學(xué)生，要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)書認(rèn)真開展開題工作。
2.在系規(guī)定的時(shí)間內(nèi)組織由3位及以上指導(dǎo)教師參加的開題報(bào)告會(huì)，對(duì)選題認(rèn)真審議，提出改進(jìn)意見，以保證畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）順利開展
3. 開題報(bào)告指導(dǎo)教師應(yīng)注意填寫以下意見：論文（設(shè)計(jì)）的主題是什么，擬解決什么問(wèn)題。對(duì)選題意義的評(píng)價(jià)以及對(duì)掌握資料和了解國(guó)內(nèi)外對(duì)本研究題目情況的評(píng)價(jià)。
三、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）正文要求
1. 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）要求設(shè)計(jì)圖紙規(guī)范、符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、尺寸標(biāo)注正確；論文要求論點(diǎn)突出，論據(jù)充分，論述嚴(yán)密，數(shù)據(jù)真實(shí)，結(jié)構(gòu)安排合理，層次分明，圖表清晰，格式規(guī)范，文字通順，結(jié)論正確。
2. 撰寫格式原則上按照“四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）格式和參考文獻(xiàn)著錄要求”。
3. 全文要求打印，圖紙圖表用計(jì)算機(jī)繪制
4. 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）應(yīng)包含以下內(nèi)容：
（1）封面、題目、摘要、關(guān)鍵詞
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）應(yīng)有中英文的（題目、摘要、關(guān)鍵詞）。題目要對(duì)論文（設(shè)計(jì)）的內(nèi)容有高度的概括性，簡(jiǎn)明扼要，字?jǐn)?shù)應(yīng)在20字以內(nèi)。要求中文摘要約400字左右。關(guān)鍵詞一般3—6個(gè)。
（2）目錄：要求標(biāo)明頁(yè)碼
（3）綜述或前言（引言）：要求說(shuō)明畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題的來(lái)源、目的、意義、應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求。本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、所存在的問(wèn)題、參考文獻(xiàn)等。
（4）正文：含方案論證、過(guò)程論述、結(jié)果分析、結(jié)論或總結(jié)等內(nèi)容。
（5）致謝
（6）附錄（包括圖表、程序、所用儀器設(shè)備型號(hào)及性能指標(biāo)等）
（7）參考文獻(xiàn)
（8）外文翻譯（含原外文）
四、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的評(píng)閱及答辯程序
1.系建立畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯委員會(huì)，負(fù)責(zé)全系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）檢查、協(xié)調(diào)及推薦院優(yōu)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯等工作。
2．指導(dǎo)教師檢查學(xué)生是否按計(jì)劃完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的全部任務(wù)，學(xué)生在完成全部任務(wù)后，方取得答辯資格。
3．指導(dǎo)教師詳細(xì)批閱畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）圖紙、說(shuō)明書和論文全部材料并寫出是否同意答辯的評(píng)語(yǔ)，之后交專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯委員會(huì)。根據(jù)論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量，工作量，工作態(tài)度等原則上應(yīng)有10-15%的人員不參第一次答辯。
4．專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯委員會(huì)指派相關(guān)專家評(píng)閱學(xué)生論文（設(shè)計(jì)），寫出專家是否同意提交答辯的評(píng)語(yǔ)并給出成績(jī)。
5．答辯：系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯委員會(huì)組織若干答辯小組，負(fù)責(zé)各專業(yè)的答辯工作，并填好答辯情況表。
答辯小組一般由4人組成：答辯組長(zhǎng)、2名答辯委員和秘書組成（秘書，負(fù)責(zé)答辯前準(zhǔn)備、答辯記錄和整理答辯材料）。
6.指導(dǎo)教師和專家評(píng)閱只要有1人不同意提交答辯，該生論文不能進(jìn)入答辯。
6．每個(gè)學(xué)生的論文（設(shè)計(jì)）工作要有飽滿的工作量。以機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主的題目繪圖量原則上應(yīng)有2-2.5張0號(hào)圖紙，設(shè)計(jì)說(shuō)明書不少于8000-10000字；工藝、控制類為主的設(shè)計(jì)，繪圖量原則上應(yīng)有1-1..5張0號(hào)圖紙（包括電路圖、控制流程圖、試驗(yàn)流程圖等），設(shè)計(jì)說(shuō)明書不少于10000-150000字；論文為主的題目一定要注意知識(shí)的覆蓋面，論文（圖表、計(jì)算、照片）、字?jǐn)?shù)不少于15000-20000。答辯時(shí)要做PPT展示。
6.鼓勵(lì)教師指導(dǎo)實(shí)際產(chǎn)品、作品、綜合實(shí)驗(yàn)方面的課題，答辯PPT時(shí)能展示實(shí)際作品，其圖紙和文字工作量可適當(dāng)降低。（要做+外加粉碎機(jī)三份開題報(bào)告）
7．外文文獻(xiàn)翻譯由指導(dǎo)教師根據(jù)論文題目指定外文資料交學(xué)生翻譯，字?jǐn)?shù)約3000—5000漢字（或不少于2000—3000個(gè)英文單詞），并附原文裝訂論文冊(cè)后。（學(xué)生已做-我們不做）
8．畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）說(shuō)明書、設(shè)計(jì)圖紙、套表等要全部按照教務(wù)部的要求，整理完畢后裝入專用袋，答辯完畢后交系存檔。
一、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
1. 指導(dǎo)教師在學(xué)生選題結(jié)束后應(yīng)擬定畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)書下達(dá)給學(xué)生，要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)書認(rèn)真開展開題工作。
2.在系規(guī)定的時(shí)間內(nèi)組織由3位及以上指導(dǎo)教師參加的開題報(bào)告會(huì)，對(duì)選題認(rèn)真審議，提出改進(jìn)意見，以保證畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）順利開展
3. 開題報(bào)告指導(dǎo)教師應(yīng)注意填寫以下意見：論文（設(shè)計(jì)）的主題是什么，擬解決什么問(wèn)題。對(duì)選題意義的評(píng)價(jià)以及對(duì)掌握資料和了解國(guó)內(nèi)外對(duì)本研究題目情況的評(píng)價(jià)。
二、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）正文要求
1. 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）要求設(shè)計(jì)圖紙規(guī)范、符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、尺寸標(biāo)注正確；論文要求論點(diǎn)突出，論據(jù)充分，論述嚴(yán)密，數(shù)據(jù)真實(shí)，結(jié)構(gòu)安排合理，層次分明，圖表清晰，格式規(guī)范，文字通順，結(jié)論正確。
2. 撰寫格式原則上按照“四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）格式和參考文獻(xiàn)著錄要求”。
3. 全文要求打印，圖紙圖表用計(jì)算機(jī)繪制
4. 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）應(yīng)包含以下內(nèi)容：
（1）封面、題目、摘要、關(guān)鍵詞
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）應(yīng)有中英文的（題目、摘要、關(guān)鍵詞）。題目要對(duì)論文（設(shè)計(jì)）的內(nèi)容有高度的概括性，簡(jiǎn)明扼要，字?jǐn)?shù)應(yīng)在20字以內(nèi)。要求中文摘要約400字左右。關(guān)鍵詞一般3—6個(gè)。
（2）目錄：要求標(biāo)明頁(yè)碼
（3）綜述或前言（引言）：要求說(shuō)明畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題的來(lái)源、目的、意義、應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求。本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、所存在的問(wèn)題、參考文獻(xiàn)等。
（4）正文：含方案論證、過(guò)程論述、結(jié)果分析、結(jié)論或總結(jié)等內(nèi)容。
（5）致謝
（6）附錄（包括圖表、程序、所用儀器設(shè)備型號(hào)及性能指標(biāo)等）
（7）參考文獻(xiàn)
（8）外文翻譯（含原外文）
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
題 目 激光跟蹤儀垂直軸的設(shè)計(jì)
系 部 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年級(jí) 級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
摘 要
由于激光發(fā)散性很小，測(cè)距精度高，人們?cè)趲资昵熬烷_始用激光干涉儀來(lái)測(cè)距離。進(jìn)而用它測(cè)直線度和角度，特別在較長(zhǎng)距離的測(cè)量中發(fā)揮了它的優(yōu)勢(shì)。但是激光 干涉儀使用時(shí)要求找好準(zhǔn)直，如果干涉鏡或反射鏡偏離了激光光軸，那么就出錯(cuò)，而且不能斷光再續(xù)，必須重新再來(lái)，甚至中間有東西當(dāng)一下光也是如此。這些限制 了它在空間坐標(biāo)測(cè)量中的應(yīng)用，另一方面激光終究是一個(gè)測(cè)長(zhǎng)的工具，要用來(lái)做空間測(cè)量則必須尋求其他的定位裝置。
本文設(shè)計(jì)了激光跟蹤儀垂直軸設(shè)計(jì)，主要完成了：整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、滾珠絲杠、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選擇及其強(qiáng)度分析；以步進(jìn)電機(jī)為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)計(jì)算。
關(guān)鍵詞: 激光跟蹤儀，工作臺(tái)，垂直軸，電機(jī)
26
Abstract
Because the laser divergence is small, high precision, people began to distance measurement with laser interferometer in decades ago. And then use it to measure the straightness and angular, especially its advantages in the measurement of long distance. But the laser interferometer used for looking good alignment, if interference mirror or mirrors deviated from the laser beam axis, then the error, and can not be broken light again, must come again, even when the light is something in the middle of a so. These limit its application in spatial coordinate measurement, on the other hand, the laser is ultimately a length measuring tool, used to do spatial measurement must seek other positioning device.
This paper designed a laser tracker vertical shaft design, the main completed: the overall structure design, structure design, ball screw, linear rolling guide the choice and strength analysis; step motor as feed drive system and its transmission mechanism analysis and design calculation.
Keywords: laser tracker, working table, vertical shaft, motor
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
1 引言 1
1.1激光跟蹤儀概念 1
1.1激光跟蹤儀組成 1
1.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 2
1.3 總體設(shè)計(jì)方案分析 3
2 系統(tǒng)分析 4
2.1什么是姿態(tài) 4
2.2實(shí)驗(yàn)原理 4
3基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
3.1設(shè)計(jì)要求 5
3.2初步確定設(shè)計(jì)尺寸 5
3.3 電機(jī)功率計(jì)算 5
3.4 確定減速比 6
4 齒輪減速傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 7
4.1 選擇齒輪傳動(dòng)的類型與材料 7
4.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 7
4.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 9
4.4 幾何尺寸計(jì)算 10
5軸的設(shè)計(jì)及校核 12
5.1選擇軸的材料 12
5.2初算軸徑 12
5.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
5.5校核軸和軸承 13
5.6軸承壽命校核 16
5.7鍵的設(shè)計(jì)與校核 16
第6章 軸的工藝設(shè)計(jì) 18
6.1 定位基準(zhǔn)的選擇 18
6.2制定工藝路線 18
6.3 方案比較與分析 19
6.4選擇加工設(shè)備及刀、量具 21
第7章 總結(jié)與展望 23
7.1 全文總結(jié) 23
7.2 展望 23
參考文獻(xiàn) 25
致 謝 26
1 引言
1.1激光跟蹤儀概念
由于激光發(fā)散性很小，測(cè)距精度高，人們?cè)趲资昵熬烷_始用激光干涉儀來(lái)測(cè)距離。進(jìn)而用它測(cè)直線度和角度，特別在較長(zhǎng)距離的測(cè)量中發(fā)揮了它的優(yōu)勢(shì)。但是激光 干涉儀使用時(shí)要求找好準(zhǔn)直，如果干涉鏡或反射鏡偏離了激光光軸，那么就出錯(cuò)，而且不能斷光再續(xù)，必須重新再來(lái)，甚至中間有東西當(dāng)一下光也是如此。這些限制 了它在空間坐標(biāo)測(cè)量中的應(yīng)用，另一方面激光終究是一個(gè)測(cè)長(zhǎng)的工具，要用來(lái)做空間測(cè)量則必須尋求其他的定位裝置。
激光跟蹤儀是一臺(tái)以激光為測(cè)距手段配以反射標(biāo)靶的儀器，它同時(shí)配有繞兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)角機(jī)構(gòu)，形成一個(gè)完整球坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)?？梢杂盟鼇?lái)測(cè)量靜止目標(biāo)，跟蹤和測(cè)量移動(dòng)目標(biāo)或它們的組合。
1.1激光跟蹤儀組成
激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)（Laser Tracker System）是工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)中一種高精度的大尺寸測(cè)量?jī)x器。它集合了激光干涉測(cè)距技術(shù)、光電探測(cè)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算理 論等各種先進(jìn)技術(shù)，對(duì)空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤并實(shí)時(shí)測(cè)量目標(biāo)的空間三維坐標(biāo)。它具有高精度、高效率、實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量、安裝快捷、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，適合于大尺寸 工件配裝測(cè)量。
激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)基本都是由激光跟蹤頭（跟蹤儀）、控制器、用戶計(jì)算機(jī)、反射器（靶鏡）及測(cè)量附件等組成。
激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的工作基本原理是在目標(biāo)點(diǎn)上安置一個(gè)反射器，跟蹤頭發(fā)出的激光射到反射器上，又返回到跟蹤頭，當(dāng)目 標(biāo)移動(dòng)時(shí)，跟蹤頭調(diào)整光束方向來(lái)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。同時(shí)，返回光束為檢測(cè)系統(tǒng)所接收，用來(lái)測(cè)算目標(biāo)的空間位置。簡(jiǎn)單的說(shuō)，激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的所要解決的問(wèn)題是靜態(tài) 或動(dòng)態(tài)地跟蹤一個(gè)在空間中運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)，同時(shí)確定目標(biāo)點(diǎn)的空間坐標(biāo)。
激光器要放在激光器的主機(jī)體內(nèi),全封閉,平衡設(shè)計(jì)，光束通過(guò)光纖傳送，無(wú)反射鏡（避免反射鏡因經(jīng)過(guò)運(yùn)輸而產(chǎn)生微小的位移就需要長(zhǎng)的校準(zhǔn)時(shí)間），光纖具有穩(wěn)定性好,制造精度高，激光光路部分全程完全密封，可靠性好，響應(yīng)速度快。
* 內(nèi)置綜合氣象站，能夠測(cè)量環(huán)境溫度、濕度、和氣壓，并自動(dòng)補(bǔ)償環(huán)境誤差，保證設(shè)備的精度及穩(wěn)定性. 控制器還可外接八個(gè)溫度傳感器（控制器上帶八個(gè)接口）,可對(duì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)或大工件附近溫度的變化誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。
* 強(qiáng)強(qiáng)組合 TrackerArm 對(duì)于大型零件中的局部復(fù)雜測(cè)量,可結(jié)合測(cè)量臂來(lái)對(duì)跟蹤儀進(jìn)行隱藏點(diǎn)的補(bǔ)充測(cè)量,完全脫離激光束真正意義上的6自由度測(cè)量,并且能實(shí)現(xiàn)在同一坐標(biāo)系下生成測(cè)量數(shù)據(jù).
* 能實(shí)現(xiàn)干涉儀測(cè)量、干涉與絕對(duì)相輔測(cè)量和真正絕對(duì)測(cè)量的選擇，獨(dú)立的2路激光系統(tǒng)。在ADM（絕對(duì)測(cè)量）模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度，高效率的掃描測(cè)量。
* 為了保證機(jī)器的熱穩(wěn)定性，光學(xué)儀器、電子儀器和激光源不得集成在同一空間，并且在激光頭部要有散熱孔.
* 主機(jī)配備3個(gè)跟蹤器安裝復(fù)位器TMR,可同時(shí)放置3個(gè)(1.5”,0.875”,0.5”)反射鏡標(biāo)靶,為了提高穩(wěn)定性,此復(fù)位器必須是跟蹤儀主要構(gòu)件的一部分,不得使用螺栓固定。
* 具有內(nèi)置電子水平儀，可以自動(dòng)進(jìn)行水平面的測(cè)量，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的調(diào)平。
簡(jiǎn)介
在直角坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)系及球坐標(biāo)系中唯有球坐標(biāo)系是只要求長(zhǎng)度量的，其他兩個(gè)角度量完全可以用現(xiàn)代精密的角度編碼起器完成。
現(xiàn)在的三大技術(shù)，即：精度的角度編碼器、續(xù)光再續(xù)和激光催生了激光跟蹤儀。
T-Probe的發(fā)明使隱蔽處測(cè)量成為可能，尤其是對(duì)方向姿態(tài)的測(cè)量大大擴(kuò)展了激光跟蹤儀的應(yīng)用，例如可以用于機(jī)器人姿態(tài)的動(dòng)態(tài)測(cè)量。
激光跟蹤儀在汽車、航空航天和通用制造領(lǐng)域工裝設(shè)置、檢測(cè)和機(jī)床控制與校準(zhǔn)應(yīng)用中得到普遍認(rèn)可，其中以Leica居多，擁有全球1600多臺(tái)的裝機(jī)量。激光測(cè)量技術(shù)如今已開始廣泛應(yīng)用。
1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)
激光跟蹤儀設(shè)計(jì)主要解決微型工件在工業(yè)上的裝配過(guò)程中需滿足較高的安裝精度，為了測(cè)試激光姿態(tài)，需建立一套自動(dòng)裝置，將檢測(cè)得到的參數(shù)傳遞給控制系統(tǒng)進(jìn)行姿態(tài)的高精度定位，本設(shè)計(jì)主要解決裝置中二維微型移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。
1.3 總體設(shè)計(jì)方案分析
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪和大齒輪嚙合傳動(dòng)，大齒輪通過(guò)一根軸與轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行連接，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖1-1 系統(tǒng)總體原理圖
2 系統(tǒng)分析
2.1什么是姿態(tài)
姿態(tài)指遙感器或遙感平臺(tái)對(duì)某一參考系所處的角方位。隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的不斷發(fā)展 ,計(jì)算機(jī)視覺定位在智能機(jī)器人、智能人機(jī)交互、視覺交通監(jiān)管(電子警察) 等方面有著廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī) 視覺定位 ,又稱PNP問(wèn)題 ,是指在被定位物體上設(shè) 置一定數(shù)量的特征點(diǎn) ,根據(jù)這些特征點(diǎn)在圖像中的位置和其在物體坐標(biāo)系中實(shí)際位置的對(duì)應(yīng)性 ,按照 某種約束求取物體坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系間的旋轉(zhuǎn)矩陣和偏移向量 ,從這方面講其等價(jià)于攝像機(jī)的外參數(shù)標(biāo)定 。當(dāng)前基于計(jì)算機(jī)視覺的物體定位方 法按照使用攝像機(jī)的數(shù)量基本可以分為單目定位和雙目定位2種 。采用單個(gè)相機(jī)進(jìn)行定位時(shí) ,需要 設(shè)定圖像中特征點(diǎn)和實(shí)際物體特征點(diǎn)間的幾何約束 ,建立數(shù)學(xué)方程 ,進(jìn)而通過(guò)求解該方程來(lái)給出物 體的姿態(tài) ,該方法具有精度高 、計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn) , 但需要設(shè)計(jì)高效魯棒的幾何約束以對(duì)物體和圖像 之間的關(guān)系進(jìn)行精確表達(dá) ;采用雙目視覺來(lái)進(jìn)行定 位時(shí) ,一般采用三維重建的方法來(lái)進(jìn)行定位 ,這種方法簡(jiǎn)單 ,只需要 3 個(gè)特征點(diǎn)即能求解 ,然而該方 法由于采用 2 個(gè)攝像機(jī) , 增加了圖像處理的復(fù)雜度,從而影響了物體的實(shí)時(shí)性能 ,且在該方法中要 求 2 個(gè)攝像機(jī)應(yīng)能同時(shí)觀測(cè)到目標(biāo)物體 ,因此其觀測(cè)范圍也小 。
2.2實(shí)驗(yàn)原理
觸發(fā)過(guò)程有一點(diǎn)需要注意的是:在普通是觸發(fā)模式下，當(dāng)觸發(fā)后當(dāng)前楨開始曝光和傳輸當(dāng)這個(gè)過(guò)程沒有完成時(shí)采集卡會(huì)忽略外部的觸發(fā)脈沖，因此，要保證所有需要的(觸發(fā)點(diǎn))圖像被捕獲，就得保證兩個(gè)觸發(fā)脈沖間的間隔時(shí)間大于一楨圖像完成曝光與傳輸?shù)臅r(shí)間和。在異步觸發(fā)模式下，如果脈沖間隔時(shí)間短于一楨圖像完成曝光與傳輸?shù)臅r(shí)間，不同的相機(jī)可能會(huì)有不同的動(dòng)作，一部分相機(jī)會(huì)同普通觸發(fā)模式下相同，完成一楨的動(dòng)作后才可以接收觸發(fā)脈沖，而另一部分相機(jī)則會(huì)取消當(dāng)前楨的動(dòng)作，從新開始曝光，因此要獲得所有需要的圖像，同樣應(yīng)該保證觸發(fā)脈沖間隔時(shí)間大于單楨圖像完成曝光與傳輸?shù)臅r(shí)間和。
從上面三種組合方式我們很容易看出曝光時(shí)間和閃光時(shí)間的交集就是實(shí)際成像所利用的時(shí)間，具體方法的采用得考慮應(yīng)用對(duì)象、環(huán)境以及成本要求等諸多因素。觸發(fā)機(jī)制從原理上容易去描述，在實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中它卻常常被證明是引起問(wèn)題的部分。這主要因?yàn)橛|發(fā)機(jī)制沒有標(biāo)準(zhǔn)化，不同公司的相機(jī)和采集卡往往都擁有不同的硬件結(jié)構(gòu)和電壓定義，常常就同一種方法的稱謂都是各說(shuō)各話，很容易讓人混淆這些概念。通過(guò)簡(jiǎn)單接線或模擬電路接收傳感器的信號(hào)然后發(fā)送給采集卡、相機(jī)或頻閃發(fā)生器的觸發(fā)輸入端，很容易有噪聲信號(hào)產(chǎn)生，要獲得穩(wěn)定的視覺系統(tǒng)就必須有穩(wěn)定干凈的觸發(fā)源。
3基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)要求
激光跟蹤儀設(shè)計(jì)主要解決微型工件在工業(yè)上的裝配過(guò)程中需滿足較高的安裝精度，為了測(cè)試圓柱物體的姿態(tài)，需建立一套基于自動(dòng)裝置，將檢測(cè)得到的參數(shù)傳遞給控制系統(tǒng)進(jìn)行姿態(tài)的高精度定位，本設(shè)計(jì)主要解決裝置中機(jī)械傳動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。
3.2初步確定設(shè)計(jì)尺寸
轉(zhuǎn)臺(tái)承重5kg，轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)/分鐘，軸中心孔直徑為40mm,電機(jī)數(shù)1個(gè)，轉(zhuǎn)臺(tái)半徑為160mm.
3.3 電機(jī)功率計(jì)算
工作所需功率為：
(3-1)
(3-2)
式中， 電機(jī)工作效率，
電機(jī)所需的輸出功率為：
(3-3)
式中：為電機(jī)至工作臺(tái)主動(dòng)軸之間的總效率。齒輪： 軸承：。因此
3）轉(zhuǎn)矩
由后面齒輪的轉(zhuǎn)矩可得：
選擇i=16,負(fù)載轉(zhuǎn)速為n=180r/min
3.4 確定減速比
由于上節(jié)選取的電機(jī)轉(zhuǎn)速為n=180r/min，而轉(zhuǎn)臺(tái)要輸出的轉(zhuǎn)速為n=20r/min，那需要中間通過(guò)一對(duì)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行減速傳動(dòng)設(shè)計(jì)，而減速比i=180/20=9
4 齒輪減速傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 選擇齒輪傳動(dòng)的類型與材料
1） 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；
2） 選用7級(jí)精度；
3） 選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）；
4） 選小齒輪齒數(shù)Z=20，大齒輪齒數(shù)取Z=180
4.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
(3-4)
(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值。
1） 試選載荷系數(shù)；
2） 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
3） 由文獻(xiàn)[1,205~205]表10-7，齒寬系數(shù)
4） 由文獻(xiàn)[1,201~201]表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)
5） 由文獻(xiàn)[1,209~209]圖10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度；
6） 由文獻(xiàn)[1，206~206]]式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
7) 由文獻(xiàn)[1，206~206]圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)
8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得
（2）計(jì)算
1）試算小齒輪的分度圓直徑，代入中較小的值
2）計(jì)算周轉(zhuǎn)速度
3）計(jì)算齒寬b
4)計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)
齒高
5） 計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)，7級(jí)精度，由文獻(xiàn)[1，206~206]圖10-8查的動(dòng)載荷系數(shù);
直齒輪;
由文獻(xiàn)[1，193~193]表10-2查得使用系數(shù);
由文獻(xiàn)[1，196~197]表10-4用插值法查的7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)；,由、,。由文獻(xiàn)[1，210~210]查圖10-23得;故載荷系數(shù)
6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由文獻(xiàn)[1,204~204]式（10-10a）得
7）計(jì)算模數(shù)m
4.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由文獻(xiàn)[1，201~201]式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
(3-5)
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1）由文獻(xiàn)[1，207~208]圖10-20查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
2）由文獻(xiàn)[1，206~206]圖10-18，取彎曲疲勞壽命系數(shù)
3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù),由式（10-12）得
4）計(jì)算載荷系數(shù)K
5)查取齒形系數(shù)
由文獻(xiàn)[1，200~200]表10-5查的
6）查取應(yīng)力校正系數(shù)
由文獻(xiàn)[1，200~200]表10-5查得
7） 計(jì)算大小齒輪的并加以比較
（2）設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，取。
這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
4.4 幾何尺寸計(jì)算
1）計(jì)算分度圓直徑
2）中心距
3）計(jì)算齒輪寬度
取
其他幾何尺寸的計(jì)算（，）
齒頂高 由于正常齒輪，
所以
齒根高 由于正常齒
所以
全齒高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
名 稱
計(jì) 算 公 式
結(jié) 果 /mm
模數(shù)
m
2
壓力角
n
分度圓直徑
d1
40
d2
360
齒頂圓直徑`
齒根圓直徑
中心距
200
齒 寬
5軸的設(shè)計(jì)及校核
5.1選擇軸的材料
因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故查表[1]得選用常用材料的45鋼，正火處理，強(qiáng)度極限，許用彎曲應(yīng)力。
5.2初算軸徑
查表[1]得，考慮軸端只承受轉(zhuǎn)矩，故取最 則：
軸有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增大，則軸端最細(xì)處直徑：
5.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：該發(fā)熱小，軸不長(zhǎng)，故軸承用兩端固定方式，按軸上零件安裝順序，從最小軸徑處開始設(shè)計(jì)。
（3）、軸承與軸段③及軸段⑥的設(shè)計(jì)
軸段③及軸段⑥上安裝軸承，其直徑應(yīng)便于軸承安裝，又符合軸承內(nèi)徑系列，選用軸承7213[2]，軸承內(nèi)徑，外徑，寬通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同的型號(hào)
（4）、齒輪與軸段⑤
該段上安裝齒輪4，為便于齒輪的安裝，應(yīng)略大于，可初定為，其右端采用軸肩定位，左端采用套筒定位，為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪面，軸段⑤的長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂略短，故取。
（5）、軸段④
軸段④為齒輪提供定位和固定作用，定位軸肩的高度為：
取，則，
齒輪左端面距箱體內(nèi)壁距離,取軸段④的長(zhǎng)度
（6）、軸段②與軸段⑥的長(zhǎng)度
箱體外殼有一定空隙，故取
軸段⑥的長(zhǎng)度
5.5校核軸和軸承
已知：
作用在圓周上的圓周力 ：
徑向力 ：
求垂直面的支承力：
計(jì)算垂直彎矩：
求水平面的支承力：
計(jì)算、繪制水平面彎矩圖：
求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力：
求F力產(chǎn)生的彎矩：
求合成彎矩圖（圖）：
圖 軸合成彎矩圖
考慮最不利的情況；把與相加
求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩
由圖可見處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量變矩為：（取折合系數(shù) ）
計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：
考慮到鍵槽的影響，取
因?yàn)?，所以該軸是安全的。
5.6軸承壽命校核
軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，取，按最不利考慮，則有
則
所以軸上軸承是適合要求的。
5.7鍵的設(shè)計(jì)與校核
查附表[2]，，
則取鍵，
因?yàn)辇X輪的材料為45鋼，查附表10-5[1]得，，取鍵長(zhǎng)，，取鍵長(zhǎng)
根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核力：
所以所選鍵位，。
第6章 軸的工藝設(shè)計(jì)
6.1 定位基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇零件的重要孔的毛坯孔和軸面作粗基準(zhǔn)：1、在保證各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；2保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。
選擇精基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度，以及安裝的方便可靠。其選擇的原則如下：1、基準(zhǔn)重合原則；2、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；3、自為基準(zhǔn)原則；4、互為基準(zhǔn)原則；5、所選精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適用。
精基準(zhǔn)的選擇：加工輸出軸，通過(guò)了解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工精度要求，可以初步選定車各階梯圓柱面時(shí)分別以不加工面為基準(zhǔn)。選定A面面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案比較簡(jiǎn)單，可靠，操作方便，使用夾具即可。利用鉆頂尖孔可以對(duì)精加工面進(jìn)行自由度的限制確保加工達(dá)到要求精度。
6.2制定工藝路線
根據(jù)各表面加工要求和各加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各外圓面加工方法如下：外圓面：粗車—精車
因?yàn)橥鈭A面軸承位置有同軸度要求，所以宜在一次固定加工中完成，以保證其位置精度。根據(jù)先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的加工原則，先完成一端的粗加工后再精加工，再調(diào)頭加工另外一端。然后加工鍵槽，，最后進(jìn)行修磨加工。
為改善工件材料的力學(xué)性能的熱處理工序，例如淬火、滲碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之間進(jìn)行，這是因?yàn)榇慊鹛幚砗笥绕涫菨B碳淬火后工件會(huì)有較大的變形產(chǎn)生，為修正滲碳、淬火處理產(chǎn)生的變形，熱處理后需要安排精加工工序。在淬火處理之前，需要將銑鍵槽、鉆孔、攻螺紋，去毛刺等次要表面的加工進(jìn)行完畢。當(dāng)工件需要作滲碳淬火處理時(shí)，由于滲碳過(guò)程工件會(huì)有較大的變形產(chǎn)生，常將滲碳過(guò)程放在次要表面加工之前進(jìn)行，這樣可以減少次要表面與淬硬表面間的位置誤差。
根據(jù)機(jī)械加工工序先后順序的安排，一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：
1、先加工定位基準(zhǔn)，再加工其他表面。
2、先加工主要表面，后加工次要表面。
3、先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
4、先加工平面，后加工孔。
為了減少工件的換位帶來(lái)的加工誤差，可以在一次裝夾中通過(guò)換刀來(lái)完成幾個(gè)工序的加工。對(duì)于位置度要求較高的孔系，宜在同一工位工安排該孔系相關(guān)表面的加工工作，以消除工件更換裝夾誤差對(duì)孔系位置精度要求的影響。
綜合上述論述，初步擬訂加工工藝路線如下：
6.3 方案比較與分析
加工路線方案一：
10時(shí)效
20車兩端面
30粗車外圓
40粗車臺(tái)階
50修磨中心孔
60精車外圓及臺(tái)階
70車退刀槽
80掉頭，粗車
90精車
120銑鍵槽
150調(diào)質(zhì)處理
160去毛刺
170清洗
180檢驗(yàn)
190油封、入庫(kù)
加工路線方案二：
10時(shí)效
20車兩端面
30粗車外圓
40粗車臺(tái)階
50調(diào)質(zhì)處理
60修磨中心孔
70精車外圓及臺(tái)階
80車退刀槽
90掉頭，粗車
100精車
110銑鍵槽
120去毛刺
130清洗
140檢驗(yàn)
150油封、入庫(kù)
上述方案中遵循了工藝路線擬定的一般原則，但是在某些工序上有些問(wèn)題還值得進(jìn)一步討論。
從上述2種方案比較可以看出，二者的區(qū)別在于調(diào)質(zhì)工序的安排，方案一把調(diào)質(zhì)放到后面工序，而方案二把調(diào)質(zhì)放到粗加工之后加工。從手冊(cè)了解可知調(diào)質(zhì)容易出現(xiàn)開裂變形等缺陷，如果安排在最終工序?qū)?huì)導(dǎo)致零件尺寸超差達(dá)不到使用要求。
根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來(lái)劃分工序時(shí)，可按粗、精加工跟開的原則來(lái)劃分工序，即先粗加工再精加工。此外，可用不同的機(jī)床或不同的刀具順次同步進(jìn)行加工。對(duì)于單個(gè)零件要先粗加工、后半精加工，而后精加工?；蛘咭慌慵热窟M(jìn)行粗加工、半精加工，最后再進(jìn)行精加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面粗、精加工完畢后，再加工另的其他表面；否則，可能會(huì)在對(duì)新的表面進(jìn)行大切削量加工過(guò)程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面變形。所以在車削中應(yīng)先切除整個(gè)零件的大部分余量，再將其表面精車一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。粗精加工中間最好隔一段時(shí)間，以使粗加工后零件的變形能得到充分的恢復(fù)，再進(jìn)行精加工，以提高零件的加工精度。
在工序中鉆孔、擴(kuò)孔和對(duì)孔的攻絲可以只安排一個(gè)工序，這樣就可以節(jié)省工時(shí)，而且還減少了工步。
修改后的工藝路線如下：
鍛造毛坯
10時(shí)效
20車兩端面
30粗車外圓
40粗車臺(tái)階
50調(diào)質(zhì)處理
60修磨中心孔
70精車外圓及臺(tái)階
80車退刀槽
90掉頭，粗車
100精車
110銑鍵槽
120去毛刺
130清洗
140檢驗(yàn)
150油封、入庫(kù)
6.4選擇加工設(shè)備及刀、量具
由于生產(chǎn)類型為少批量生產(chǎn)，所以所選設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)車。起生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床加工生產(chǎn)。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳遞，由于工件質(zhì)量較大，故需要輔助工具來(lái)完成。
平端面確定工件的總長(zhǎng)度?？蛇x用量具為多用游標(biāo)卡尺（mm）,測(cè)量范圍0～1000mm（參考文獻(xiàn)[2]表6—7）。采用車床加工，床選用臥式車床CA6140（參考文獻(xiàn)[2]表4—3），專用夾具。鉆孔、擴(kuò)孔、攻絲所選刀具見（參考文獻(xiàn)[2]第五篇金屬切削刀具，第2、3節(jié)），采用相匹配的鉆頭，專用夾具及檢具。
鉆中心孔。選用60°中心鉆（參考文獻(xiàn)[4]第6章）。
銑鍵槽5。選擇X6132臥式（萬(wàn)能）銑床（參考文獻(xiàn)[2]表4—17）。選擇與鍵槽寬度相同型號(hào)的刀具。采用精銑專用夾具及游標(biāo)卡尺、刀口形直尺。
第7章 總結(jié)與展望
7.1 全文總結(jié)
本次設(shè)計(jì)主要是激光跟蹤技術(shù)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，便攜式設(shè)計(jì)：設(shè)備部件易拆易裝，方便帶至測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)；可以實(shí)現(xiàn)橫向、縱向的任意調(diào)動(dòng)；利用激光跟蹤技術(shù)測(cè)量；工作的內(nèi)容總結(jié)如下：
一、緒論主要闡述激光跟蹤技術(shù)的概念，激光跟蹤技術(shù)機(jī)作用以及它的應(yīng)用與發(fā)展，本次設(shè)計(jì)的目的及其重大意義。
二、介紹激光跟蹤技術(shù)機(jī)系統(tǒng)的測(cè)量原理，測(cè)量機(jī)的特點(diǎn)，然后詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)的原理。
三、主要介紹激光跟蹤技術(shù)機(jī)的整體設(shè)計(jì)法案。
四、主要描述機(jī)械部分的設(shè)計(jì)和一些硬件件的選擇，對(duì)相應(yīng)的硬件進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
1、繪制整體結(jié)構(gòu)草圖。
2、底座、框架的設(shè)計(jì)。
4、電動(dòng)平移臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
5、掃描儀硬件的選擇及一些硬件的詳細(xì)介紹。
五、介紹測(cè)量機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。
7.2 展望
人們經(jīng)常需要快速的獲得物體表面的立體信息，將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能直接處理的信息。激光跟蹤技術(shù)這一裝置將在許多領(lǐng)域可以發(fā)揮重要作用。
一、 工業(yè)制造業(yè)
激光跟蹤技術(shù)系統(tǒng)提供了一種快速無(wú)接觸的快速方法，能快速測(cè)量物體的立
體尺寸，可用于工業(yè)零件快速在線測(cè)量、仿制、快速制造系統(tǒng)、對(duì)特殊物體的測(cè)量等。
二、影視娛樂(lè)業(yè)
隨著計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)影視特技技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于影視、廣告業(yè)，達(dá)到了過(guò)去無(wú)法想想的特技效果，已經(jīng)成為高質(zhì)量影視、廣告制作不可缺少的手段。要在計(jì)算機(jī)上完成三維動(dòng)畫，必須要有三維模型數(shù)據(jù)，這時(shí)就可以用三維掃描系統(tǒng)將演員、道具、模型等的表面空間數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。
三、文物保護(hù)
激光跟蹤技術(shù)系統(tǒng)能以不損傷物體的手段，獲得文物的三維信息、紋理、便于長(zhǎng)期保存、再現(xiàn)，給文物復(fù)制帶來(lái)了很大的便利。
四、藝術(shù)
把該系統(tǒng)和數(shù)控雕刻機(jī)相結(jié)合，可以很方便地雕像。只要對(duì)對(duì)象進(jìn)行一次掃描，就能獲得其表面的每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)送入數(shù)控雕刻機(jī)，很快就能雕刻出逼真的雕像。
五、醫(yī)學(xué)、整形、美容
能快速測(cè)量人體各個(gè)部分，寶庫(kù)奧牙齒、面部、肢體等的尺寸，對(duì)美容、矯形、修復(fù)、口腔醫(yī)學(xué)、假肢制作都非常有用。
六、服裝
現(xiàn)在隨著人民生活水平的提高，人們開始追求個(gè)性化服裝設(shè)計(jì)，激光跟蹤技術(shù)系統(tǒng)可以快速地獲得人體所有尺寸，輸入計(jì)算機(jī)，與服裝CAD結(jié)合，按照每個(gè)人的模型進(jìn)行服裝設(shè)計(jì)，還可以直接在計(jì)算機(jī)上看到服裝設(shè)計(jì)效果，并且可以進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。
七、學(xué)術(shù)研究
隨著技術(shù)的發(fā)展，圖形圖像科技工作者的研究逐漸從二維進(jìn)入三維，激光跟蹤技術(shù)系統(tǒng)可以給他們提供迅速獲取三維圖像數(shù)據(jù)的手段，為三維物體識(shí)別的研究提供方便。
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11、傅曉林，《機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》
致 謝
本論文是在導(dǎo)師XXX的悉心指導(dǎo)下完成的，在學(xué)校四年的學(xué)習(xí)生涯，將隨著畢業(yè)論文的結(jié)束畫上圓滿的句號(hào)，在這四年里，在所有老師的細(xì)心教育和自己的刻苦努力下，我學(xué)到了很多很實(shí)用的知識(shí)，更重要的是，我學(xué)到不僅僅是書本上的知識(shí)，更是一種學(xué)習(xí)的能力，相信這一定可以幫助自己在今后的工作中起到積極的作用。
在這次畢業(yè)論文中，給予我?guī)椭畲鬅o(wú)疑就是我的指導(dǎo)老師。雖然陳老師工作繁忙，但卻對(duì)我的關(guān)心卻絲毫不受工作的影響，電話交流非常頻繁，并利用因特網(wǎng)及時(shí)進(jìn)行護(hù)動(dòng)交流，給予我很大的發(fā)展空間，不斷拓展自己的思維，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考、處理問(wèn)題的能力。在這次論文中，真的感覺學(xué)到了很多很多知識(shí)，在此表示我衷心的感謝。
最后，再次感謝所有在這次論文中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)。
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