精密机械学基础课程设计--六自由度多关节坐标测量仪.doc

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 课程名称： 精密机械学基础课程设计 设计题目：六自由度多关节坐标测量仪 院 系： 航天学院控制科学与工程系 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2011.1.10至2011.1.21 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 院 （系）：航天学院控制科学与工程系 专 业： 班 号： 任务起至日期： 2011年 01月 10日至 2011年 01月 21日 课程设计题目：六自由度多关节坐标测量仪机械结构设计 已知技术参数和设计要求： 空间测量范围：1200mm 分辨力：0.01mm 点坐标重复精度：≤±0.03mm 长度测量不确定度（2σ）：≤±0.05mm 测量臂直径：≤Φ50mm 测杆及测头长度：≤150mm 具有力平衡装置 传感器数据线不能暴露在仪器外面，须从内部“走线” 整台仪器轻便、灵活 工作量： 计算关键零件的结构尺寸，并验证其强度及刚度 完成测量仪的总装配图（1号图纸1张） 完成关键零件图（3号/4号图纸4张） 课程设计说明书1份（8000字） 工作计划安排： 11.01.10 上课，安排课程设计内容，准备制图工具（尺、图板等） 11.01.11—01.12 总体设计，理论计算，绘制草图，检查进展情况 11.01.13—01.17 绘制总装配图，进度检查，检查总装配图 11.01.18—01.19 关键零件图设计，并检查 11.01.20—01.20 编写课程设计说明书 11.01.21 答辩，最终检查（所有图纸、设计说明书） 指导教师签字___________________ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字___________________ 年 月 日 目录 概述 总体设计 3、关节结构设计 3.1 轴结构的选择 3.2 对轴强度与刚度的校正 3.2.1对关节1、2 轴进行刚度与强度的校正 3.2.2 对关节3~6 轴进行刚度与强度的校正 3.3外壳的设计 3.4轴承的选择 3.5 旋转轴系与外购传感器的连接 3.6 对位置公差的要求 4、关键结构件设计 4.1 各关节连接的设计 4.1.1 轴臂连接机构 4.1.2测头连接件机构 4.2 力平衡装置的设计 4.3 测头处联结及其按键的设计 5、装配要求 6、总结 6.1存在的问题及解决方法 6.2 心得体会 7、参考文献 概述 坐标测量技术是随着数控加工技术的兴起而发展起来的一种新型“模型化测量技术”。在五十年代中期，随着电子技术的发展和计算机技术的出现，一种高精度，高效率和高柔韧性的机械数控加工设备被研制和生产出来，并受到机械制造业者的广泛注意，和快在许多机械制造业领域得到应用。同时，由于生产效率和加工精度的提高，对测量技术有了更高的要求，而传统的“比较式”测量技术无法满足这一要求。于是，在1959年，以研制并生产数控机床为主的英国Ferranti公司首先提出了“坐标测量”这一概念，在同年夏天于法国召开的国际机床博览会上展出了世界上第一台测头可数字化移动的三坐标测量仪，在世界几 图1-1 何测量领域引起了巨大轰动。从此以后的五十年里，随着计算机技术，电子技术和控制技术的飞速发展，坐标测量仪及其技术也取得了日新月异的飞跃。以德国的Carl Zaiss公司，美国的BrownSharp公司和Sheffield公司，意大利DEA公司等为代表的五十多家公司不断推出新产品，在测量精度，机械结构型式，软件功能测量效率和柔性等方面取得了质的飞跃。目前，现代三坐标测量仪已发展为一种集机械，光学，数控技术和计算机技术为一体的大型精密智能化量仪，成为航天，航空，船舶，汽车等工业领域中检测和质量控制中不可缺少的大型万能测量装备，主要实现对零部件的几何尺寸以及相互位置的高精度测量。三坐标测量仪主要由三个相互垂直的导轨（构成一个笛卡尔坐标系），支撑系统，测