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1、精选优质文档-倾情为你奉上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
2、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11.1微动装置结构分析11.2螺旋微动装置的用途21.3螺旋微动的工作原理22结构设计32.1螺杆的设计32.2紧定螺钉的选用32.3螺母的设计32.4刻度套筒的设计42.5手轮的设计52.6螺钉的选用52.7减速杠杆的设计62.8 弹簧的选择63主要零件-螺杆的工艺63.1零件工艺分析63.2工艺流程74总结
3、8参考文献9专心-专注-专业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
4、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
5、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Smin为Smin=P(/360)式中P为螺杆的螺距;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15-60mm时,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
6、=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Smin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
7、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
8、,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。肩的左右端面与内螺纹退刀槽两端面的水平距离分别设计为2mm和4mm,以保证足够的强度及刚度。螺母下端钻有直径为12mm,长度为26mm的光孔,其与螺杆配合,实现对螺杆的精确导向作用。2.3.2表面粗糙度
9、的选择螺母采用铸造成型,采用切削进行加工。圆周肩的右端面与机架结合,通过螺纹连接实现紧固连接,为使连接牢固,其表面粗糙度选用Ra12.5,螺母左端处钻的小圆柱孔,与螺杆进行精密的间隙配合,以实现精确导向,其表面粗糙度选用Ra3.2;对于螺母内直径为10mm,长度为20mm的圆柱孔,其粗糙度选用Ra6.3;螺母上所有倒角的表面粗糙度为Ra12.5;其余为Ra0,即其余表面是用不去除材料的方法获得的。2.3.3材料的选择螺母的材料选用ZCuSn10Zn2。该材料与与钢制螺杆配合,摩擦系数低,有较好的额抗胶合能力和耐磨性,适用于轻载、传动精度高的传动。2.4刻度套筒的设计2.4.1尺寸的设计 因为螺
10、杆的最大行程为30mm,考虑到刻度的余量及手轮与套筒配合最小量适中,刻度套筒长20mm;套筒螺纹与机架外螺纹配合,形成紧固连接,螺纹自套筒上端起,长度为30mm,根据普通螺纹直径与螺距标准组合系列表,选用螺纹M20x2;套筒圆柱外表面的直径设计为40mm;由于螺杆导程为1mm,即手轮每旋转一周,螺杆前进或后退1mm,因此套筒上的最小分度值取为1mm,刻度线自距套筒左端5mm处开始,一直到距右端5mm处,即整个刻度部分长为40mm,示数为从-5mm到35mm;刻度线的长度:逢5刻度线的长度为4mm,逢10刻度线的长度为6mm,其余刻度线长度为2mm。2.4.2表面粗糙度的选择为使刻度套筒与机架连
11、接牢固可靠,套筒左端面的表面粗糙度选用Ra=12.5。对于套筒外表面,为实现与手轮配合间隙适中,且摩擦小,并使与套筒上的刻度线精确清晰,套筒外表面的表面粗糙度选用Ra=1.6.套筒右端面无特殊作用,其表面粗糙选用Ra=0。 2.4.3材料的选择刻度套筒属于量具,其材料选用具有高硬度,高耐磨性的高级优质碳素工具钢T12A。2.5手轮的设计2.5.1尺寸的设计手轮总长为53mm,右端壁厚为5mm,左侧5mm处钻有直径为4mm的通孔。手轮左端的刻度圆锥面的水平距离为8mm,垂直高度为2mm。手轮内圆柱孔与刻度套筒外表面形成间隙适中的配合,其基本尺寸为40mm,则刻度圆盘的最小直径为40mm,其对应的
12、周长为40=125.6mm。为使该装置的精度s达到0.01mm,则要求刻度圆盘等分为100份。距手轮左端20mm处,有网状的滚花,其长度为20mm,以增大人手接触手轮的摩擦力,使用方便。2.5.2表面粗糙度的选择手轮与螺杆通过螺钉连接在一起,为使连接牢固,手轮右端面的表面粗糙度选用Ra=12.5.手轮上直径为40mm,长为48mm的圆孔,与刻度套筒形成间隙适中的配合,为了减小手轮与刻度手轮之间的摩擦,其表面粗糙度选用Ra=1.6.手轮左端的刻度圆锥面,为使其上的刻度清晰精确,其表面粗糙度选用Ra=1.6。2.5.3材料的选择手轮属于量具,其材料选用具有高硬度,高耐磨性的高级优质碳素工具钢T12
13、A 。2.6螺钉的选用图2.6螺钉使螺母与手轮紧密牢固连接在一起。为使足够牢固,在螺钉的标准表格中选用螺钉GB/T65-2000-M4X10。则手轮上端孔的直径应为1.1d,即4.4mm;螺杆的材料为钢,为连接牢固,则选用的螺钉旋入螺杆的长度bm=d,本设计中dm=10mm。2.7减速杠杆的设计 由于杠杆的比例变化也会导致测量结果过的变化,因此一但确定了比例后就不能有所更改,如果发生更改那么实际位移与刻度示数将不再对应,然而减速杠杆起传递位移和力的作用,因此必须保证杠杆有一定的刚度,使其在载荷作用下也几乎不会发生变形,因此选用高强度16Mn高强度钢。2.8 弹簧的选择 该装置中弹簧连接工作台与支架,且弹簧一直处于压缩状态 这样不仅可以消除螺杆螺纹的间隙,而且也使螺杆在向上移动时杠杆始终保持与螺杆一致,因此弹簧的质量也需要保证,本次设计采用的弹簧是KH12X50,弹簧的外径为12mm,内径为6mm可得线径为3mm,弹簧自由长度为50mm。这种弹簧 不仅可以承受重载 而且抗疲劳强度高。3主要零件-螺杆的工艺图3.1如图4.1是本次设计微动装置中的重要零件-螺杆3.1零件工艺分析零件的工艺分析就是通过对零件图纸的分析研究,判断该零件的结构和技术要求是否合理,是否符合工艺性要求。(1)审查零件图纸 通过对该零件图的重新绘制,知原图样的视图正确,尺寸、公差及