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四維微調工作臺機械結構設計

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更新時間：2014-08-08
發布人： 2081840187

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四維微調工作臺機械結構設計
摘要

在當前的工程設計實驗中，激光發射器和各種光學器件的調節定位，都需要一種高精度的定位測量儀器。正是在這種需求下，產生了一系列精密定位測量儀器，本文設計了精密定位測量儀器四維微調工作臺。
本設計對四維微調工作臺的精密定位原理及結構組成進行了研究。為了實現高精度的快速定位，在系統的機械結構設計上采用粗動臺和微動臺的組合結構進行控制，達到了滿意的定位精度。四維微調工作臺是一種高精密定位工作臺，通過齒輪、齒條和螺旋的傳動，實現X、Y、Z軸方向的調節，同時還可進行水平轉角以及垂直仰角的調節。
實現X軸粗調范圍：0~25mm 分辨率：0.001mm Y軸調節范圍：±25mm分辨率：0.1mm Z軸調節范圍：0~22mm 轉角粗調范圍：0~360° 角度精細調節范圍：±5°的主要技術指標。

關鍵詞：四維微調；調節定位；微調工作臺；測量儀器；定位工作臺。
ABSTRACT

This design studies the precision positioning principle and structure composition of 4D Micro motion stage. Which is a highly precision positioning instrument. It can realize three directions’ regulation, including X, Y and Z. by the motor driving of wheel gear, gear rack and threads. And it can also realize level angle and angle of elevation’s driving .It is mainly used in engineering experiment. As the poisoning control stent it is used to poisoning control of various optical instrument. This devise can be installed on a long guide way to measure a long distance. To realize highly precision poisoning’s fast location, in this design I adopt the way of coarse adjustment trimming combine together. After finish the design I know more about the device’s system constitution and work principle and most important what I designed can satisfy the require precision. Realize the task target requirement that the coarse adjustment coverage of X is 0~25mm, resolution rate is 0.001 mm , the coverage of Y is ±25mm, resolution rate is 0.1mm, the coverage of Z is 0~22mm , the coarse adjustment coverage of deflection angle is 0~360°, the trimming coverage is±5°

Key words: 4D Micro motion; poisoning control; Micro motion stage; Measuring instrument; location stage.
目錄
摘要 I
Abstract II
第1章緒論 1
1.1課題背景及研究意義 1
1.2國內外研究現狀 1
1.2.1微調工作臺的驅動方式 1
1.2.2國外研究現狀 2
1.2.3我國的研究現狀 3
1.3微調精密定位工作臺的發展前景 3
1.4系統組成及工作原理 5
1.5本文的主要工作 6
第2章四維微調工作臺的總體方案設計 7
2.1微調工作臺的結構設計及特點 7
2.1.1機身結構設計應滿足下列要求 7
2.1.2四維微調工作臺的設計特點 7
2.2微調工作臺機體主要材料的選擇 7
2.3微調工作臺導軌設計形式的選擇 8
2.4四維微調工作臺的組成及工作原理 9
2.4.1 X方向粗調機構 9
2.4.2X方向微調機構 10
2.4.3 Y方向粗調機構 10
2.4.4 Z方向調節機構 11
2.4.5水平轉角調節機構 12
2.4.6垂直仰角調節機構 12
2.5 本章小結 14
第3章四維微調工作臺的結構設計 15
3.1 微調工作臺的傳動設計計算 15
3.1.1X軸方向粗調結構設計 15
3.1.2Y軸方向的粗調機構設計 24
3.1.3Z軸方向的粗調機構設計 24
3.1.4X軸方向微調機構設計 26
3.1.5仰角調節機構設計 31
3.2導軌的設計 32
3.2.1作用力方向和作用點位置對導軌工作的影響分析 32
3.2.2導軌主要尺寸的確定 34
3.2.3導軌的誤差分析 35
3.3彈簧的設計 35
3.3.1X軸方向微調機構的彈簧設計 35
3.3.2繞Z軸旋轉微調機構的彈簧設計 38
3.3.3仰角調節機構的彈簧設計 39
3.4微調工作臺的支撐和基座設計 39
3.4.1支承的設計 39
3.4.2基座的設計 40
3.5本章小結 41
第4章示數裝置的設計 42
4.1示數裝置設計要求 42
4.2示數裝置的分類 42
4.3X－Y軸方向粗調示數裝置的設計 42
4.3.1類型的選擇 42
4.3.2標尺與指針的選擇 42
4.3.3分度尺寸的選擇 43
4.4X軸微調示數裝置的設計 43
4.4.1設計原理 43
4.4.2設計計算 43
4.5本章小結 44
結論 45
參考文獻 46
致謝 48
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