测控技术与仪器课程设计说明书台式显微镜传动系统设计说明书.doc
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1、陕西理工学院课程设计书机械工程学院 测控技术与仪器 专业 第 二 组设计课题:台视显微镜的传动系统设计(一)设计时间:自2012年12月10日至2012年12月28日设计地点:陕西理工学院(北区) 姓名:董年岗 班级:测控101班 学号: 1016014012序 言显微镜是最常用的助视光学仪器,且常被组合在其他光学仪器中。台式显微镜作为金相、医学和化学分析的常用仪器,广泛地应用在工厂、医院的检验分析室,研究所、高校中学的实验室。因此,了解并掌握它的构造原理和调整方法,了解并掌握其放大率的概念和测量方法,不仅有助于加深理解透镜的成像原理,也有助于正确使用其他光学仪器。其原理和机构是集精密设计、工
2、程光学于一体的仪器设备。一个完整的显微镜系统设计是十分复杂的,涉及到光学设计、机械设计、电路设计等多方面知识。设计一台显微镜一般要遵循以下步骤:第一步,要根据显微镜的使用要求来进行显微镜选型设计。显微镜已经有几百年的发展历史,它的形式也多种多样,根据不同的使用要求显微镜的各种参数有非常大的差异。第二步,选好形式之后,初步选择它的外形尺寸和放大倍率、分辨率等主要参数。这一步在一般大学里的工程光学或者应用光学课程中都可以学到。根据消色差程度的不同分为消色差物镜、平场消色差物镜、平场半复消色差物镜和平场复消色差物镜等4种。显微目镜相对物镜的结构要简单很多,主要分为惠更斯目镜、平场目镜、广视场目镜、超
3、广视场目镜等多种形式。第三步,详细设计物镜、目镜以及其它附属结构的光学系统。现代光学设计一般都使用各种光学设计软件,自动化程度大大提高,减轻了设计人员的劳动量。第四步,设计显微镜的机械结构。金相显微镜的工作原理是借助于物镜和目镜通过光学系统放大得像,其放大倍数是目镜与物镜放大倍数的乘积,故而可以“显微”,但要能够正确成像,其物镜和目镜的物距和像距都有一定的要求,要满足这样的要求,其参数(如:物距或焦距或像距)需要可调,但对于普通金相显微镜来讲,调调节相聚和焦距比较困难,最好是调节物距,因此采用粗调和微调相结合的思路较好,故机械传动设计成为其中必不可少的一部分。设计时机械设计手册,和光学精密仪器
4、设计手册等参考书是少不了的,尤其是目镜和物镜的机械装配问题,涉及到很精密的结构。第五步,进行调光、自动调焦、自动工作台和计算机控制等设计。第六步,软件设计。有些显微图像需要进行图像处理和专业这些要与软件专业设计人员共同进行。光学显微镜一般由载物台,聚光照明系统,物镜,目镜,和调焦系统组成。载物台用于盛放被观察的物体,利用调焦旋钮可以驱动调焦机构,使载物台做粗调和微调的升降运动,是被观察的物体调焦清晰成像,他的上升可以在水平面内沿做精密的移动和转动,一般都把被观察的部位放到视场中。显微镜的维护也是至关重要的,必须熟练掌握并严格执行使用规程。拿取显微镜是必须要用一只手握住弯壁,另一只手拖住底座,显
5、微镜不能倾斜,以免目镜从镜筒中划出。取送时要轻拿轻放。观察时,不能随便移动显微镜的位置。保护其干燥,清洁,避免灰尘。切勿随意转动调焦手轮,使用时用力要轻,转动要慢,转不动不能硬转。显微镜越来越成为学习,科研,医学领域内不可缺少的一部分,因此对显微镜传动机构的设计也成了一大课题。目 录一、传动方案拟定 1.各种传动机构的比较 2传动方案拟定 3传动方案的比较及确定二、螺纹的主要参数 1.螺纹类型 2.螺纹主要参数 3.螺距的选择 4.螺纹牙型的选择 5.丝杠螺纹部分长度的确定 三、丝杠,螺母各参数的确定1丝杠直径的确定2基本参数 3不同丝杠的传动精度要求四、滑动螺旋传动计算1.耐磨性计算2.稳定
6、性验算3.强度计算四丝杆螺母机构传动精度 1.螺纹传动的精度 2.提高精度的方法五螺旋传动的空回误差及消除六误差的主要影响七螺母传动互换性的使用要求 1.传递运动的准确性 2.传动的平稳性 3.载荷分布的均匀性 4.传动侧隙八、设计小结九、致谢十、参考资料目录摘 要机械设计主要包括传动、支承、导轨等设计内容,由于机电一体化系统的机械结构要求有较小的摩擦、较高的精度和刚性,因此,在用传统的方法进行机械设计的同时,应尽量采用现代的精密机械设计方法以提高系统的性能。丝杠螺母传动是机械系统中常用的传动装置,杠螺母机构又称螺旋传动机构。它主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。有以传
7、递能量为主的(如螺旋压力机、千斤顶等);也有以传递运动为主的如机床工作台的进给丝杠);还有调整零件之问相对位置的螺旋传动机构等 关 键 词1、丝杠螺母传动 2、导轨3、运动 4、能量AbstractMecMechanical design mainly includes the transmission, support, guide and other design elements, due to mechanical and electrical integration system mechanical structure requires a smaller friction, hi
8、gh precision and rigidity, therefore, in the traditional methods for mechanical design at the same time, we should use modern precision machinery design methods to improve system performance. Screw nut transmission mechanical system is commonly used in transmission device, bar nut mechanism is also
9、called screw transmission mechanism. It is mainly used to convert a rotary motion into linear motion or linear motion into rotary motion transformation. Have to transfer energy to give priority to ( such as a screw press, such as Jack ); also has to transfer motion as the work table of the machine t
10、ool feed screw ); and adjusting parts of relative position of the screw transmission mechanismKey word 1、 Screw nut transmission 2、Guide 3、 Movement 4、Energy正 文一、传动方案拟定一1各种传动机构的比较(一)齿轮传动机构 齿轮传动是一种啮合传动。 传动比: i=n2/n1=z1/z2 齿轮传动分类: 1、两轴平行的齿轮机构。 2、两轴不平行的齿轮机构。 主要优点:(1)传递运动可靠,瞬时传动比恒定;(2)适用的载荷和速度范围大。(3)使用效
11、率高,寿命长,结构紧凑,外尺寸小;(4)可传递空间任意配置的两轴之间的运动。 主要缺点:(1)与螺旋传动、带传动相比,振动和噪声大,不可无级调速;(2)传动轴之间距离不可过大;(3)加工复杂,制造成本高。 轮系的分类: 1、定轴轮系。 2、周转轮系。 定轴轮系:轮系转动时,各齿轮轴线的位置都是固定不变的。 周转轮系:轮系运转时其中至少有一个齿轮的几何轴线是绕另一齿轮的几何轴线转动的轮系。周转轮系又分为差动轮系和行星轮系。差动轮系是两个中心轮都转动。行星轮系是一个中心轮固定不转。 混合轮系即有定轴轮系又有周转轮系的齿轮传动。 轮系的功用:(1)可以实现大的传动比;(2)可以实现较远两轴传动;(3
12、)从动轴可以获得几种不同传动比;(4)通过改变齿轮数可以得到从动轴不同转向;(5)实现运动的合成和分解。 (二)链传动机构 组成:主、从动链轮、链条。 功用:传递运动和动力。 传动比i=n2/n1=z1/z2。 由上式得出:链传动的传动比与和链轮齿数成反比。 与带传动、齿轮传动相比: 1、优点:(1)与带传动相比平均传动比准确,传动功率大,轮廓尺寸小。(2)与齿轮传动相比,传动中心距大。(3)能在低速重在、高温环境恶略条件下工作。(4)效率高,最大可达0.99。 2、缺点:(1)不能保持恒定的瞬时传动比;(2)链单位长度重量大,引起噪声。急速反向性能差,不能由于高速。 (三)蜗杆传动机构 蜗杆
13、传动机构是啮合传动,传递运动和动力。 主要参数:蜗杆线数k、轴向模数、轴向压力角;蜗轮齿数z、端面模数、端面压力角;旋向。 传动比i=n2/n1=k/z 蜗杆蜗轮正确啮合条件:蜗杆轴向模数、轴向压力角分别等于蜗轮端面模数和端面压力角。 主要特点:1、降速效果好。 2、传动平稳。 3、有自锁作用(在一定条件下)。4、效率低。一般为0.70.8,有自锁时0.5。 (四)平面连杆机构 连杆机构是用铰链、滑道方式,将构件相互联接成的机构,用以实现运动变换和传递动力。 平面连杆机构中各构件都是杆状,所以统称为连杆机构。或四杆机构。破碎机破碎机构为曲柄摇杆机构。为方便起见,只画出能表达其运动特性的简图,称
14、为机构运动简图。AB称为曲柄,CD称为摇杆,BC称为连杆,AD称为机架。 四杆机构分类:曲柄摇杆机构;双曲柄机构;双摇杆机构。 应用:牛头刨床进给机构简图。是曲柄为主动件。缝纫机的驱动机构,是摇杆作主动件。 当摇杆无限长时,C点作直线运动,就演变成曲柄滑块机构,滑块移动范围是两倍曲柄长度。 (五)凸轮机构 凸轮机构功用:将凸轮的连续转动转化为从动件的往复移动或摆动。 分类:1、平板凸轮。 2、移动凸轮。 3、圆柱凸轮。 特点:机构简单,紧凑;容易磨损,多用于传递动力不大的控制机构和调节机构。 (六)间歇运动机构 间歇运动机构是将主动件连续的运动转变为运作停止动作的机构。 分类:1、棘轮机构:连
15、续的旋转运动变成棘轮的间歇运动。 2、槽轮机构:拨盘1连续的转动变成槽轮的间歇运动。应用如电影放映机。 (七)传动链的传动比及效率 各种传动副连接成为传递运动和动力的系统叫传动链。每条传动链有首端件和末端件。按一定规律组成就是传动比。 总传动比i总=i1i2i3i4i5 总传动效率是各个轴间的传动效率乘积。一2丝杠螺母传动特点本次设计根据实际需求。主要设计其机械传动部分,为此我们选用丝杠螺母传动,是因为是在所有机械传动机构中丝杠螺母使用的最多,相对于其他机械传动机构,丝杠螺母传动具有以下特点:1、能够自锁2、传动比范围大,可用于减速或增速。3、滑动丝杠螺母机构结构简单4、滑动丝杠螺母机构结构简
16、单5、具有自锁功能,但其摩擦阻力矩大。6、传动效率高(9298)。7、精度高,系统刚度好。8、运动具有可逆性,使用寿命长。基于以上特点,本次3种预订设计方案均采用丝杠螺母传动。3种传动方案如下:方案1:粗调采用直齿锥齿轮传动机构加丝杠螺母加手轮手动调整。微调采用扇形齿传动加手轮手动调整。方案2:粗调选用滑动螺旋齿轮加手轮手动调整。微调选用滑动螺旋齿轮传动加手轮手动调整。方案3:粗调采用圆柱斜齿轮传动加手轮手动调整。 微调采用圆柱直齿轮传动加手轮手动调整。一3传动方案的比较方案一:直齿锥齿轮传动机构加丝杠螺母加手轮手动调整。锥齿轮是圆锥齿轮的简称,它用来实现两相交轴之间的传动,两轴交角S称为轴角
17、,其值可根据传动需要确定,一般多采用90。锥齿轮的轮齿排列在截圆锥体上,轮齿由齿轮的大端到小端逐渐收缩变小,如下图所示。用于相交轴间的传动。单级传动比可到6,最大到8,传动效率一般为0.940.98。直齿锥齿轮传动传递功率可到370千瓦,圆周速度5米秒。斜齿锥齿轮传动运转平稳,齿轮承载能力较高,但制造较难,应用较少。曲线齿锥齿轮传动运转平稳,传递功率可到3700千瓦, 圆周速度可到40米秒以上。由于这些特点,对应于圆柱齿轮中的各有关圆柱在锥齿轮中就变成了圆锥,如分度锥、节锥、基锥、齿顶锥等。锥齿轮的轮齿有直齿、斜齿和曲线齿等形式。直齿和斜齿锥齿轮设计、制造及安装均较简单,但噪声较大,用于低速传
18、动(5m/s);曲线齿锥齿轮具有传动平稳、噪声小及承载能力大等特点,本设计采用S=90的标准直齿锥齿轮传动。由图可知,其轴交线为90,最常用,制造容易,成本低,对安装误差和变形很明感,多用于低速、轻载而稳定的传动。方案二:滑动螺旋齿轮加手轮手动调整螺旋齿轮(Helical)螺旋齿轮传动是由两个斜齿轮相啮合组成的,是用来传递空间两相错轴之间的运动。它的螺旋向可改变中心距,传动比,转向可由螺旋转变化改变3磨损块4点接触5轴向力小。过两分度圆的切点作两分度圆柱的公切面,两轮轴线在该平面上投影的夹角称为轴交角33当两轮的螺旋角1、2方向相同时,|33|1|2|;当两轮的螺旋角方向相反时,|33|1|-
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