精密机械设计课程设计说明书
精密机械设计课程设计说明书题目: 量程为0-10mm的百分表设计
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精密机械设计课程设计任务书
1、百分表测量范围为0~5mm（第一组）、0~8mm（第二组）、0~10mm（第三组），分度值为0.01mm。
2、百分表的外形尺寸和配合尺寸应符合下图规定：
（图1）
3、百分表的测力应在0.5N至1.5N之间，测力落差（同一点正反向测力之差）不大于0.4N，单向行程测力变化不大于0.5N。
4、示值误差：
1) 对于测量范围0~10mm的表，示值总误差不大于0.018 mm，对于测量范围
0~5mm及0~8mm的表，不大于0.016 mm。
2) 任意一毫米内示值误差不大于0.01 mm。
3) 回程误差不大于0.003 mm。
4) 示值变动性不大于0.003 mm。
5、测杆应移动平衡、灵活、无卡住现象。
6、测杆处于自由状态时，指针应位于从零位开始逆时针方向30°~90°之间。
7、当转数指针指示整转数时，指针偏离整转数刻度不大于15°。
8、测杆行程应至少超出工作行程终点0.5mm。
9、指针尖端应盖过短刻线长度的30%~80% 。
10、指针尖端与表盘之间距离不大于0.7mm。
11、表盘刻线宽度和指针尖端宽度应为0.15~0.25mm。
指导老师（签名）：学生（签名）：
目录
1.概述 (3)
1.1百分表简介 (3)
1.2百分表设计的意义 (3)
2.百分表的总体设计及主要部件的功能设计 (3)
2.1百分表的总体设计功能 (3)
2.1.1传动与显示原理 (4)
2.1.2模数设计 (5)
2.2百分表主要部件的设计 (5)
2.2.1传动导杆和齿轮2的设计 (5)
2.2.2变位齿轮的设计 (8)
2.2.3游丝的设计 (11)
2.2.4弹簧的设计 (13)
3百分表的使用方法 (14)
4百分表使用注意事项 (14)
4.1影响百分表准确度因素 (14)
4.2表零位不得用千分尺代替标准样圈调整内径百分 (14)
4.3内径百分表头不得随意更换 (15)
5百分表的发展趋势 (15)
6设计心得 (16)
7参考文献 (16)
1.概述
1.1 百分表简介
百分表利用精密齿条齿轮机构制成的表式通用长度测量工具。通常由测头、量杆、防震弹簧、齿条、齿轮、游丝、圆表盘及指针等组成。百分表是美国的B.C.艾姆斯于1890年制成的。常用于形状和位置误差以及小位移的长度测量。百分表的大表盘上印制有100 个等分刻度，即每一分度值相当于量杆移动0.01毫米。改变测头形状并配以相应的支架，可制成百分表的变形品种，如厚度百分表、深度百分表和内径百分表等。如用杠杆代替齿条可制成杠杆百分表和千分表。其示值范围较小，但灵敏度较高。此外，它们的测头可在一定角度内转动，能适应不同方向的测量，结构紧凑。它们适用于测量普通百分表难以测量的外圆、小孔和沟槽等的形状和位置误差。
主要用途：
百分表是利用齿条齿轮或杠杆齿轮传动,将测杆的直线位移变为指针的角位移的计量器具。主要用于测量制件的尺寸和形状、位置误差等。分度值为0.01mm,测量范围为0-3、0-5、0-10mm。百分表的结构较简单,传动机构是齿轮系,外廓尺寸小,重量轻,传动机构惰性小,传动比较大,可采用圆周刻度,并且有较大的测量范围,不仅能作比较测量,也能作绝对测量。
1.2百分表设计的意义
百分表在工业上的应用领域非常广泛，如测表面跳动或不平度，检查圆形零件的跳动，当然也可用来测量小的直线位移，测量工件的尺寸、形状、位置误差、检验机床的集合精度或调整工件的装夹位等等，他已经成为工业生产中不可缺少的仪器。
2.1百分表的总体设计及主要部件的功能设计
2.1百分表的总体设计功能
百分表的最主要设计部件是齿轮齿条的传动设计，根据所要求设计百分表的尺寸大小和百分表的精度要求，首先选择齿轮的模数大小，综合考虑齿轮的直径，确定各个齿轮的齿数。同时还要根据齿轮加工不发生切齿的最小齿数要求来决定是否对每个齿轮进行变位。一定要验算精度。
其次，要对游丝进行精心的设计。百分表的游丝是用来保持齿轮传动的有效解除，防止齿轮啮合时不发生空回，从而保证测量的准确度。
另外，也需要对弹簧进行优化设计。弹簧为拉伸弹簧，在测量时保证导杆与被测工件的紧密接触，因此弹簧安装时要有一定的初始拉力。
百分表的构造主要由3个部件组成：表体部分、传动系统、读数装置。
百分表的结构设计，应尽量减少百分表的体积和重量，一则携带运送方便，二则节约材料，从而降低生产成本。
1
s 为导杆1也是齿轮2 分度圆上的线位移，2
s 齿轮3分度圆上的线位移，2
D
为齿轮2的分度圆直径，
3
D 为齿轮3的分度圆直径， 4
D
为齿轮4的分度
圆直径，
6
D 为齿轮6的分度圆直径，2
m 为齿轮2的模数，3
m 为齿轮3的模数，
为齿轮4的模数4m ，6m 为齿轮6的模数，2z 为齿轮2的齿数，3z 为齿轮3的齿数，4z 为齿轮4的齿数，6z 为齿轮6的齿数，2θ， 4θ分别为齿轮2和4的转动角。
2.1.1传动与显示原理
百分表的工作原理是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动,经过齿轮传动放大,变为指计在刻度盘上的转动,从而读出被测尺寸的大小。百分表的读数准确度为 0.01mm 。百分表的结构原理如图3所示。当测量杆1向上或向下移动1mm 时，通过齿轮传动系统带动大指针5转一圈，小指针7转一格。刻度盘在圆周上有100个等分格，各格的读数值为0.01mm 。小指针每格读数为l rnm 。测量时指针读数的变动量即为尺寸变化量。刻度盘可以转动，以便测量时大指针对准零刻线。
如图所示外界微小位移通过测杆1传递给齿轮2，齿轮2与齿轮3同轴且相连为一体，它们有相同的角速度，由于齿轮2与齿轮3有不同的分度圆半径，这样导杆1的微小位移就可以在齿轮3的分度圆上得到放大，放大倍数是齿轮2与3的半径比。即：
1222
12
s D s D =?
齿轮4又分别与齿轮2齿轮6相啮合，这样一方面，齿轮3分度圆上的线位移可以转换成齿轮4的角位移，带动大指针5的转动；另一方面，齿轮4的线位移通过4,6啮合有可以转换成6的角位移，齿轮6中心轴上带有小指针。根据测
量的要求，导杆每转动1mm 大指针转动一周，小指针转动110周。
2.1.2模数设计
根据表体的基本尺寸要求，直径为5cm ，根据传动精度要求选定2m =0.2，大概设计2
D
=3.2mm ，
3
D =20mm ，4
D
=2mm ，
6
D =20mm 。
根据
D =mz,可知2z =16。
由图3可知4θ=
2
42
S D =13224
2S D m z D ???
当
1
s 等于1mm 时4
θ
=2π，由此可以计算得出2m =1.989，因此模数2m 的选择将
导致实际测量与标度之间的误差。
?4θ（2m =1.9894θ=2π）=4
θ-2π=35.2810--?rad ，因此测量时每毫米的测量
误差为?L=
44
8.4102θπ
-?=-?mm ，这样可求得表盘上每个刻度误差为64
8.4102θπ
-?=-?mm ，这是测量原理误差。 考虑到齿轮3,4,6之间的传动精度和与前面的传动步调一致，设定
3m =4m =6m =0.2，因此可得出3z =100,4z =10,6z =100。
2.2百分表主要部件的设计
2.2.1传动导杆和齿轮2的设计
在保持其他参数不变的条件下,改变小轮齿数和模数,计算出小轮的应力如下表1和表2。
由表1和表2可知：①在小轮轮齿受力不变的条件下,随着小轮齿数或模数的增加,相应的应力也随之减小;②对于接触应力,其受小轮齿数的影响大于受模数的影响;③对于弯曲应力,其受小轮模数的影响显著大于受齿数的影响;④在模数或齿数较小时(<20时),齿数或模数的变化对齿轮承载力都有显著影响。为28。对大模数齿轮齿条的来说,轮齿折断所带来的损失是相当严重的,因此对弯曲强度可靠性提出较高要求,在满足其他设计约束的情况下,应优先选择较大的模数以获取可靠的承载力。但是由于百分表的尺寸要求和精度要求，在一定范围内应选用较小的模数，这是不可调和的矛盾，同时百分表测量是所受的力较小，小模数也可以满足要求。
压力角的影响：在其他基本参数不变的情况下,改变压力角大小, 计算出小轮
的接触应力和弯曲应力见表3。
传动导杆1与齿轮2的啮合是齿轮齿条的啮合，齿轮2为标准齿轮它的模数为0.2。齿轮上及齿条上的压力角与啮合角都相同为20?。它们的具体几何灿亮的设计如下表：
表4齿轮2的几何参数
齿轮2的几何计算
名称 代号 计算公式
模数 m 0.2 分度圆 D m 2z =3.2
齿厚 s 1
2
πm 顶隙 c
0.25m
齿根高 f h 1.25m 齿顶高 a h
m
齿距 p πm
齿工作高度 h
2.25m
表5 齿条1的几何参数
齿条的的几何计算 名称 代号
计算公式
模数 m
周节
t πm
齿厚 s 1
2
πm 径向间隙 c
0.25m
齿根高 2h 1.25m 齿顶高 1h
m
全齿高 p
πm
齿工作高度
g h
2.25m
齿条的工作长度为10mm ，但加工时应保留一些余量，取加工总长度为15mm 。
2.2.2变位齿轮的设计 齿轮的变位原理：通过改变标准刀具对齿轮毛坯的径向位置或改变标准刀具的齿槽宽切制出的齿形为非标准渐开线齿形的齿轮。切制轮齿时，改变标准刀具对齿轮毛坯的径向位置称为径向变位。改变标准刀具的齿槽宽称为切向变位。最常用的是径向变位，切向变位一般用于圆锥齿轮的变位。
用展成法加工齿轮时,若齿条形刀具的中线NN 与齿轮毛坯的分度圆相切并作纯滚动，加工出来的齿轮称为标准齿轮。若齿条形刀具的中线不与齿轮毛坯的分度圆相切，而是与刀具中线平行的另一条分度线（机床节线）与齿轮毛坯的分度圆相切并作纯滚动，则加工出来的齿轮称为径向变位齿轮。加工径向变位齿轮
图
4 齿条的形状
时，齿条形刀具的中线相对被加工齿轮分度圆移动的距离称为变位量，用x 表示，称为变位系数，m 为模数。通常规定，刀具中线相对轮心移远时，取正值，称为正变位；刀具中线相对轮心移近时，取负值，称为负变位。
径向变位齿轮与标准齿轮相比，其模数、齿数、分度圆和基圆均无变化；但是正变位时分度圆齿厚增大，齿根圆和齿顶圆也相应增大；负变位时分度圆齿厚减小，齿根圆和齿顶圆也相应地减小。
由于4m =10的限制，为了不再加工齿轮时产生大量的齿根切齿现象，小齿轮的最小变位系数位0.42。在精密仪器中齿轮的传动精度较高，在小模数齿轮的设计中，常用高度变位齿轮。这样要求两个相互啮合的齿轮的总的变位系数为0，而它们的啮合角与压力角相等，中心距与未变位前一样。要求变位的齿轮有齿轮3, 齿轮4, 齿轮6。其中齿轮4为证变位，齿轮3,6为负变位。其具体形式如下：
其具体参数如下表： 序号 名称 计算公式 1 模数
m=0.2 2
3z 变位系数
X3=-0.42
3 4z 变位系数 X4=0.42
4 6z 变位系数
X6=-0.42
5 压力角α α=α'=20?
6 啮合角α'
7 标准齿顶高系数 *a h =1
8 变位齿顶高系数 *ai h '=*h ±0.42
9 顶隙系数 *c =0.35
10 齿轮3,4中心距1a 1a =461
()2m z z +
11 齿轮4,4中心距2a
2a =461
()2
m z z +
（对于*h '=*h ±0.42，小齿轮4的变位系数为+，大齿轮4,6的变位系数为-）。根据上表和各齿轮的模数可求得： 齿轮4的变位量4a ?=0.42m 齿轮3的变位量3a ?=-0.42m 齿轮6的变位量6a ?=-0.42m 齿轮3,4中心距1a =11mm 齿轮4,4中心距2a =11mm
齿顶高为*
()a a
i h m h X =+ （i X =3X ，4X ，6X ） 全齿高为h=m （2*a h +*c ）保持不变 齿顶圆直径*2()ai i a
i
D m h x D =++ （3） 齿根圆直径
**2()fi
i a
i
D m h C x D =-+-
（4）
分度圆直径为
i
D =m i
z
将具体数据代入上面的式子得：4a ?=0.42mm ，3a ?=-0.42mm ，6a ?-0.42mm ，
3
D
=20mm,
4
D
=2mm,
6
D
=20mm,
3
a D
=20.586mm ，
4
a D
=2.586mm ，
6a D
=20.586mm ，
3f D
=19.628mm ，
4
f D
=1.628mm ，
6f D
=19.628mm 。
2.2.3游丝的设计
游丝在仪表中的作用主要是通过预紧力或作用力矩，达到不论正行程还是反行程齿轮副总是单项齿廓啮合，消除空行程和传动系统中的摩擦力。。压力表、血压表中的游丝是利用其反作用力矩，使中心小齿轮和大齿轮保持单向齿廓紧密接触，来消除中心小齿轮与大齿轮的啮合间隙及各传动轴孔等结合处的间隙所引起的示值变动性和指针走动的不平稳性；并使指针能回到零位标记内。在检修过程中，我们通过看指针走动．就可以判断游丝是否出现故障。例如，百分表游丝未预紧或预紧力不够．克服不了传动系统中的摩擦力，齿轮在齿间间隙中游动，指针表现出松弛状态，可以停留在一定范围内任何位置上，很不稳定。
在压力表中．由于游丝的起始力矩过小．或长期使用在不良的环境中，游丝本身的耐蚀性不佳，以致由于腐蚀的影响而引起其弹性逐渐消退，力矩减小，从而在增减负荷过程中。轻敲外壳后指针摆动不止，示值指示不稳定。
而由于游丝乱圈，显著变形：或游丝的弹性差、弹性消退，以致作用力矩难以克服机构中摩擦力和空程的影响；或游丝的内外圈固定端失控(游丝座脱落或销子脱出)，以致无法克服机构中的摩擦力和空行程的影响；或游丝的外圈触及机构中的其他零件，使其活动范围受到了一定的限制。或其圈与圈之间接触，影响作用力矩得不到应有的改变．都会在增减负荷过程中，当轻敲外壳后．指针示值的变动量或跳动量远超过允许误差值，从而造成轻敲位移超差。
而在血压表中，指针转动不到全量程，在上限对准后．指针在没有转回到下限时，预针已经和膜盒头子脱离，就需要取出机芯重新安装游丝．当空心螺丝在中间位置，预针自然下垂时。游丝自由端应在顶针附近，在此位置把游丝固定到中心轮的轴上。再将其自由端销紧。若指针转动不平稳或跳针．都需要整理或重装游丝。
游丝损坏或变形多数都是由以下原因造成的：一是人为操作原因．在维修保养中．不小心让工具触动到游丝，使游丝变形；二是震动过大，仪表不小心摔在地上或长期使用在剧烈颤动环境中：三是冲击力过大。如突然加压或加力．使测量上限超出最大使用范围：四是长期使用不保养，游丝太脏．产生粘连：五是环境腐蚀或疲劳使用．造成游丝作用力矩消失等。
如图所示，游丝安装在齿轮6上，用来防止啮合齿轮的空回。鉴于齿轮6
的传动要求，对其上的游丝的滞后和后效要求较高，这里选择游丝的宽厚比u=10,u=b/h,(b 为游丝的宽度，h 为游丝的厚度)。鉴于齿轮6的直径大小选择游丝的内径大小d1=4mm ，外径大小d2=15mm 。游丝的总转角要求大于2π，
其总圈数设为n=10。根据传动力矩大小要求，当游丝转动2π
时它的承受力矩
M 不小于21010Mpa -?。
游丝的总长度L=12
n
2
d d π+ （5）
力矩与转角?，游丝宽度b ，厚度h 的关系为M=
3
12Ebh hL
?（E 为材料的弹性模量，这里游丝的材料用锡铜合金E=521.210/N mm ?），根据上诉的数据可求得h =0.1214mm ，b =1.214mm 。
当转到最大转角时即?=3π，游丝所承受的力矩为26010Mpa -?
[]2
6b b M
bh σσ=
≤ （6）
[b σ]——许用弯曲应力，[b σ]=
B
S σ
σ，S σ为材料的安全系数，锡铜合金
[B σ]为500~600，S σ为5~10，经校核设计符合要求。 游丝的最终设计方案为：
材料为锡铜合金 内径大小d1=4mm
外径大小d2=15mm 总圈数n=10
厚度h =0.1214mm 宽度b =1.214mm
总长度L=12
n 2
d d π+=298mm ，考虑到其固定端的长度最终的加工长度为
320mm 。
2.2.4弹簧的设计
百分表的弹簧为圆柱型拉伸弹簧，弹簧间隙δ=0。用来固定导杆的运动，根据百分表的设计空间大小，弹簧的设计选用簧丝的直径大小为dd=0.4mm ，旋绕比为C=7，（C=DD/dd ，DD 为弹簧的中径大小）。弹簧在安装的时候应有初始拉伸位移，综合表体设计的尺寸大小初始值x1=4mm 。根据测量范围的要求，弹簧测量最大位移为10mm ，所以弹簧的最终变形量应大于16mm 。另外弹簧要有较好的预紧力，选用弹簧的初始切应力2120/Mpa mm τ'=。
308dd F DD
πτ?'=? （7）
48()0
G dd n F F DD λ=
- （8）
F 为弹簧的初始拉力，F 为最终位置的拉力, λ变形量，
G 为材料的切变模量，这里的材料选择60si2Mn 代号的钢料其值为800002/N mm ，n 为弹簧的有效环数。
由上式数据可得
F =0.9N ，F =1.4N ，n=37.5≈8，最终取n=40 弹簧的最终设计为：
簧丝的直径大小为dd=0.4mm
中径DD=2.8mm
旋绕比为C=7
有效环数n=40
3百分表的使用方法
测量前应将测杆、测头及工件擦净，装夹表头时夹紧力不宜过大，以免套筒变形及测杆移动不灵活。
测量时应把表装夹在表架或其它可靠的支架上，否则会影响测量精度。
使用百分表对批量工件进行比较测量时，要选用量块或其它标准量具调整百分表指针对准零位，然后把被测工件置放在测头下，观察指针偏摆记取读数，确定被测工件误差。
测量平面时，测杆应与被测平面垂直；测量圆柱面时，测杆轴线应通过被测表面的轴线，并与水平垂直。同时根据被测工件的形状，粗糙度等来选用测量头。
为了保证测量力一定，使测头在工件上至少要压缩 20—25个分度，将指针与刻度盘零位对准，然后轻提测杆 1—2mm，放手使其自行复原，试提2—3次，若指针停在其它位置上应重新调整零位。
读数时视线要垂直于表盘观读，任何偏斜观读都会造成读数误差。
4百分表使用注意事项
4.1影响百分表测量准确度的因素
影响内径百分表测量准确度的原因很多，。如影响表头示值的测量力，传动齿轮的正常磨损，测量杆齿条的磨损，齿条与中心齿轮的啮合松紧，垂直啮合接触面，游丝的预紧力及弹力平整程度，百分表的阻尼情况，测量杆内部杠杆传动比例的失调，活动测头内的导向定位小轴的磨损，表头与测杆部份装夹松紧程度等原因，都是造成不合格、不能正常使用的故障原因。
4.2表零位不得用千分尺代替标准样圈调整内径百分
有些操作者常用千分尺来调整内径百分表零位，这种方法是不可取的，因这样会导致内径百分表的测量误差增大。例如，用上述方法测量300mm
φ有配合要求的孔，内径百分表的表头为1级，其任意一转内的测量极限误差为：
10.019mm
?=±
百
若内径百分表的表头为0级，则其任意一转内的测量极限误差为：
00.014mm
?=±
百
（其中包括由校对量块引起的误差）。1级千分尺的测量极限误差为：0.020mm
?=±
千
如用千分尺代替标准样圈，根据误差的合成原则，配备%级表头的内径百分表测量极限误差为：
?=
m
≈0.0280mm
测量误差增加量为0.009mm。
同样，如用千分尺代替标准样圈，配备0级表头的内径百分表测量极限误差约为0.0256mm，则测量误差增加量为0.0116mm。用这与内径百分表的正常工作状态不符，护桥由于制造、千分尺调整内径百分表时没有使用定位护桥，使用中磨损、松动、变形等情况产生的定中心误差没有在对零位时得到应有的补偿。另外，千分尺活动测量杆都可能存在轴向窜动，按千分尺检定规程的规定：测微螺杆( 即活动测量杆) 的轴向窜动量不大于0.01mm。这样小的窜动量，在用量块检定千分尺示值时，由于受力方向一致，作用力和反作用力可以抵消，因而不影响示值检定。但用千分尺调整内径百分表时，由于受力方向经常变化，所以千分尺活动测量杆的轴向窜动量无法抵消，因而就带进内径百分表的综合误差之中，这样便增大了内径百分表的测量误差。
综上所述，可以得出结论：不能用千分尺调整内径百分表零位，而应采用与被测孔尺寸接近的标准样圈。
4.3内径百分表的表头不能随意更换
有操作者随意更换内径百分表的表头，或把这只内径百分表的表头与那只内径百分表的表头混用，或将机床调试用的百分表用来作内径百分表的表头，他们认为经过计量部门检定合格的百分表就可以更换，其实，这种作法是错误的。
根据《内径表检定规程》(JJG-89)，以测量范围为18~35mm 的内径百分表为例，为±0.015mm。此示值误差包括两部分：一是表头部分其最大的示值误差(即百分表)，二是表架传动部分，它是通过在检定内径百分表时系统调整综合性检定的。也就是说内径百分表的示值误差为表头示值误差与支架传动部分误差的叠加。经计量部门检定为合格的内径百分表，说明其总示值误差没有超过检定规程允许的范围。
未经调整和检定随意更换的表头部分，其示值误差可以这样进行分析：表头更换后的内径百分表，根据《指示表检定规程》(JJG-89) 的规定，测量范围为0~3mm 的1级百分表的最大示值误差为±1.015mm，这样，只有当表架传动部分的误差等于零时内径百分表才是合格的，但这是不可能的。所以，内径百分表的表头不能随意更换。
5百分表的发展趋势
在大批量的百分表检定中，若采用传统方式的人眼识读，不仅效率低、工作量大，而且还存在较大的估读误差。因此，加快仪表的自动化是当前制造行业发展的大趋势。一般有两种方案可以采用：一种是集位移传感器(光栅、容栅、电
感等)、控制、显示与存储等单元于一体的数字式百分表，另外一种就是采用机器视觉技术对机械式的模拟百分表进行自动化识读。由于带指针的模拟式百分表是很多企业特别是传统制造企业使用得非常广泛的一类，于是在已有基础上通过图像识别方法识读表盘是成本相对较低的一种方法。
对于百分表的显示系统，传统的表盘显示已经远远不能满足现代生活的需要，尤其是在对测量结果的实时性要求较高的的操作中，人眼的视觉往往不能跟上表针的摆动变化。而数显式百分表多采用容栅传感器将位移量转化为可供电路测量的电压信号，然后通过单片机采集电压信号使之转换为数字信号并进行处理，最终通过液晶显示器将读数显示出来，这种显示方式更利于人们的视觉要求，另外数显式百分表内部可以设置数据存储器，将整个测量过程的数据存储起来，然后传送到计算机上进行细致的分析。
6设计心得
通过这一次课程设计自己不但对以往有关机械设计的知识进行了一次全面的总结和复习，更为重要的是锻炼了解决问题的能力。从开始对课题任务进行初步了解，进而开始查找资料，聆听指导老师的教诲，一步一步不断完善课程设计中的每一细节，总结设计的方法，最后完成设计任务。
这次设计使我认识到自己的机械设计知识还远远不够，开始设计的时候根本不知道如何下手。尤其是变位设计齿轮的时候，查看了齿轮设计有关的书籍后，对许多几何尺寸参数的选择根本没有头绪，只好从最基本的知识着手，同时与同学交流学习，后来渐渐有了头绪，再加上樊老师的不懈指点，设计的思路、轮廓渐渐清晰。
整个设计过程持续了两个多星期，设计很是吃力，也有打堂鼓的想法，但想到，若自己不认真设计白白浪费这一次很好的锻炼的机会，不但枉费樊老师的辛苦的教导，而且到最后自己将一无所得，因此我坚定信心认真完成这次设计作业。这次设计作业不但巩固了我的专业知识、增长了见识、增加能力，而且也磨练了自己的性子。
7参考文献
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【4】辛一行.现代机械设备设计手册[M].北京：机械工业出版，2000.
【5】张展.齿轮设计与实用数据速查[M].北京：机械工业出版社2009.
【6】王辉林，李莎莎. 基于LabVIEW的数显百分表测量系统[J].计量技术.2008(6).
【7】韦海盛,唐臻宇,耿海翔. 百分表的自动识别系统设计[J]. 微计算机信息.2009(
CM6132机械系统设计课程设计精密车床主轴箱与变速箱系统设计说明
目录 绪论 (1) 1．概述 (5) 1.1机床主轴箱课程设计的目的 (5) 1.2设计任务和主要技术要求 (5) 1.3操作性能要求 (6) 2.技术参数确定与方案设计 (6) 2.1原始数据 (6) 2.2开展CM6132功能原理设计 (6) 3．运动设计 (7) 3.1确定转速极速 (7) 3.1.1计算主轴最高转速 (9) 3.1.2计算主轴最低转速 (10) 3.1.3确定主轴标准转速数列 (11) 3.2主电动机的选择 (12) 3.3变速结构的设计 (14) 3.3.1 主变速方案拟定 (14) 3.3.2 拟定变速结构式 (14) 3.3.3拟定变速结构网 (15) 3.3.4 验算变速结构式 (16)
3.4绘制转速图 (17) 3.5 齿轮齿数的估算 (20) 3.6 主轴转速误差 (23) 4.动力设计 (26) 4.1电机功率的确定 (26) 4.2确定各轴计算转速 (26) 4.3 带轮的设计 (27) 4.4传动轴直径的估算 (30) 4.5齿轮模数的确定 (33) 4.6主轴轴颈的直径 (36) 4.6.1主轴悬伸量a (36) 4.6.2主轴最佳跨距0L 的确定和轴承的选择 (36) 4.6.3主轴组件刚度验算 (37) 5. 结构设计 (38) 5.1齿轮的轴向布置 (39) 5.2传动轴及其上传动元件的布置 (40) 5.2.1 I 轴的设计 (42) 5.2.2 II 轴的设计 (42) 5.2.3 III 轴的设计 (42) 5.2.4 带轮轴的设计 (42) 5.2.5 Ⅳ轴的设计 (43) 5.2.6主轴的设计 (43) 5.2.7 主轴组件设计 (43) 5.3齿轮布置的注意问题 (44)
工业机器人课程设计说明书
工业机器人课程设计基于Matlab的工业机器人运动学和雅克比运动分析 班级： 学号 姓名：
目录 摘要 ..................................................................................................................................................... - 2 - PUMA560机器人简介 ...................................................................................................................... - 3 - 一、PUMA560机器人的正解 .......................................................................................................... - 4 - 1.1、确定D-H 坐标系 .................................................................................................................... - 4 - 1.2、确定各连杆D-H 参数和关节变量 ........................................................................................ - 4 - 1.3、求出两杆间的位姿矩阵 ......................................................................................................... - 4 - 1.4、求末杆的位姿矩阵 ................................................................................................................. - 5 - 1.5、M A TLAB 编程求解 .................................................................................................................. - 6 - 1.6、验证 ......................................................................................................................................... - 6 - 二、PUMA560机器人的逆解 .......................................................................................................... - 7 - 2.1、求1θ ........................................................................................................................................ - 7 - 2.2、求3θ ........................................................................................................................................ - 7 - 2.3、求2θ ........................................................................................................................................ - 8 - 2.4、求4θ ........................................................................................................................................ - 9 - 2.5、求5θ ........................................................................................................................................ - 9 - 2.6、求 6 θ ...................................................................................................................................... - 10 - 2.7、解的多重性 ........................................................................................................................... - 10 - 2.8、M A TLAB 编程求解 ................................................................................................................ - 10 - 2.9、对于机器人解的分析 ........................................................................................................... - 10 - 三、机器人的雅克比矩阵 ............................................................................................................... - 11 - 3.1、定义 ....................................................................................................................................... - 11 - 3.2、雅可比矩阵的求法 ............................................................................................................... - 11 - 3.3、微分变换法求机器人的雅可比矩阵 ................................................................................... - 12 - 3.4、矢量积法求机器人的雅克比矩阵 ....................................................................................... - 13 - 3.5、M A TLAB 编程求解 ................................................................................................................ - 14 - 附录 ................................................................................................................................................... - 15 - 1、M ATLAB 程序 ........................................................................................................................... - 15 - 2、三维图 ...................................................................................................................................... - 24 -
精密机械设计基础第7章习题答案资料
习题讲解 题7-6如图7-68所示，有一渐开线直齿圆柱齿轮，用卡尺测量其三个齿和两个齿的公法线长度为W3＝61.83mm和W2＝37.55mm，齿顶圆直径da＝208mm，齿根 圆直径df＝172mm，数得齿数z＝24。要求确定该齿轮的模数m、压力角α、齿*顶高系数ha和径向间隙系数c*。 解法1： 由齿轮公法线测量原理，有： Pb=W3-W2=24.28mm Sb=W2-Pb=13.27mm 由渐开线圆柱齿轮任意圆上的齿厚公式： Si=S?ri-2ri(invαi-invα) r =
=Sbinvm=dadf Pbdb=Pb?z=24.28?24=185.49mm d zππ已知：db 错误解法1： PbP24.28m====8.22 ππ?cosαπ?cos20 Pb24.28m====8.0012 ππ?cosαπ?cos15 α不是已知的。 P 题7-14 已知二级平行轴斜齿轮传递，主动轮1的转向及螺旋方向如图所示。 1) 低速级齿轮3、4的螺旋方向应如何选择，才能使中间轴Ⅱ上两齿轮的轴向力方向相反？ 圆周力Ft的方向：在主动轮上与转动方向相反，在从动轮上与转向相同（驱动力）。 径向力Fr的方向：方向均指向各自的轮心（内齿轮为远离轮心方向）。 轴向力Fa的方问：取决于齿轮的回转方向和轮齿的螺旋方向，可按"主动轮左、右手螺旋定则"来判断。即：主动轮为右旋时，右手按转动方向握轴，以四指弯曲方向表示主动轴的回转方向，伸直大拇指，其指向即为主动轮上轴向力的方向；主动轮为左旋时，则应以左手用同样的方法来判断。主动轮上轴向力的方向确定后，从动轮上的轴向力则与主动轮上的轴向力大小相等、方向相反。 Fa3 FFa1 F所以，齿轮2和齿轮3为左旋，齿轮4为右旋。 河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日 目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一 步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势 齐鲁工业大学 课程设计大纲 学院名称机械与汽车工程学院课程名称计算机控制技术开课教研室机械电子工程系 指导老师张志秀 姓名韩高升 一、序言 （1）换热站发展的背景 从能源节约、环保要求、政府政策等几方面考虑，目前许多城市都采用了集中供热，拆除了许多小供热锅炉；集中供热锅炉将热源送往各片区的换热站，再由换热站把热量送往千家万户。 （2）换热站主要工艺 换热站设备一般包括2台换热器、3循环泵、一用一备式变频恒压补水系统及水处理设备；锅炉房热水经一网循环把热量送入换热站，站内隔离式换热器将热量传递给二网循环送往用户；换热站自动化控制系统主要监控一网、二网进、出水的温度、压力、流量和循环泵、补水泵的状态、启停控制、转速、故障以及电量等参数； （3）换热站控制系统硬件构成 压力变送器、热电阻、流量计、液位变送器、数采模块、隔离配电模块、嵌入式触摸屏、MCGS嵌入版软件 （4） MCGS嵌入版软件功能特点 ☆容量小：整个系统最低配置只需要极小的存贮空间，可以方便的使用DOC等存贮设备； ☆速度快：系统的时间控制精度高，可以方便地完成各种高速采集系统，满足实时控制系统要求； ☆成本低：使用嵌入式计算机，大大降低设备成本； ☆真正嵌入：运行于嵌入式实时多任务操作系统； ☆稳定性高：无风扇，内置看门狗，上电重启时间短，可在各种恶劣环境下稳定长时间运行； ☆功能强大：提供中断处理，定时扫描精度可达到毫秒级，提供对计算机串口，内存，端口的访问。并可以根据需要灵活组态； ☆通讯方便：内置串行通讯功能、以太网通讯功能、GPRS通讯功能、Web浏览功能和Modem远程诊断功能，可以方便地实现与各种设备进行数据交换、远程采集和Web浏览； ☆操作简便：MCGS嵌入版采用的组态环境，继承了MCGS通用版与网络版简单易学的优点，组态操作既简单直观，又灵活多变； ☆支持多种设备：提供了所有常用的硬件设备的驱动； 二、换热站自动化控制系统 控制系统总体 合肥工业大学 《精密机械设计》课程设计 指导教师：刘善林 设计人员： 08-测控三班20080090刘昊乐 08-测控三班20080091李建荣 08-测控三班20080092 金鑫 08-测控三班20080093 蒋婷婷 08-测控三班20080094 宋冰清 08-测控三班20080095 盖玉欢 08-测控三班20080096 杨杰 二级圆柱直齿轮减速器设计 目录： 一、设计任务书； 二、传动方案的比较和拟定； 三、各级传动比的分配，计算各轴的转速、功率 和转矩； 四、电动机的选择； 五、齿轮的设计计算； 六、轴的设计计算； 七、滚动轴承的选择和计算； 八、联轴器的选择； 九、减速器的技术特性、润滑方式、润滑剂的择； 十、其他说明； 十一、参考文献 一、设计任务书 （一）设计课题 二级圆柱直齿轮减速器的设计 （二）技术指标 1、减速器输出功率1.95kw; 2、减速器输入轴转速960r/min; 3、总传动比i=10; 4、使用寿命10年，每年工作250天，每天工作8小时； 5、双向传动（传动无空回），载荷基本稳定，常温工作。 二、传动装置总体设计 拟定设计方案： 展开式 特点：输入输出轴不在同一方向，结构简单，非对称分布，轴向尺寸小，径向尺寸大。 三、各级传动比的分配，计算各轴的转速、功率和转矩 1、分配各级齿轮传动比 i i i )5.1~3.1()5.1~3.1(3212/=== 1.4*10 =3.74 i 2’3=2.67 2、计算各轴的转速、功率和转矩 （1）转速n n 1=n 3*i n 2=n 3* i 2’3 n 1=960r/min n 3=96r/min n 2=256.32r/min (2)功率p p g =p 3*ηr ηr ---一对轴承效率（0.97） p 3=p 2*ηr *ηs ηs ---低速级齿轮传动效率（0.97） p 2=p 1*ηr *ηf ηf ---高速级齿轮传动效率（0.97） p 1=p*ηc ηc ---联轴器效率（0.99） p---电机的输出功率 p g ---减速器输出功率（已知） ∵p g =1.95kw ∴p 3=2.01kw p 2=2.14kw p 1=2.27kw p=2.29kw (3)转矩T 及其分布 《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 2014 年10 月1 日 目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制， 河北建筑工程学院 毕业设计计算说明书 系别：能环学院 专业：建筑环境与设备工程 班级：建环 121 姓名：任少朋 学号： 2012305127 起迄日期：16年02月21日~ 16年06月15日 设计（论文）地点:河北建筑工程学院 指导教师：贾玉贵职称：副教授 2016 年 06 月 15 日 摘要 随着人们生活水平的提高，集中供热被越来越多地采用，采用集中供暖可以减少能量的浪费,提高供热效率,减少环境污染,利于管理.同时采用集中供热可提高供热质量,提高人们的生活质量。 本题目是以张家口市桥西区恒峰热力有限公司集中供热系统M13号热力站供热区域的工程设计、改造为需用背景的实际工程。本工程为张家口市桥西区集中供热工程张家口市检察院换热站，属于原有燃煤锅炉房改造工程。供热区域总建筑面积：110000m2，总热负荷：约6400kw。 本次设计主要有工程概述、热负荷计算、供热方案确定、管道水力计算、系统原理图和平面布置图绘制、设备及附件的选择计算的内容。 除上述内容外，在计算说明书中尚需包括如下一些曲线:供回水温度随室外温度变化曲线，调节曲线。 本次设计要求使用CAD绘出图纸，其中包括设计施工说明、主要设备附件材料表，换热站设备平面布置图、换热站管道平面布置图、换热站流程图及相关剖面图等。 在换热站设计合理，安装质量符合标准和操作维修良好的条件下，换热站能够顺利地运行，对于采暖用户，在非采暖期停止运行期内，可以维修并且排除各种隐患，以满足在采暖期内正常运行的要求。 关键词：供热负荷设备选择计算及布置换热站系统运行板式换热器 目录 摘要 (1) 第一章设计概况 (4) 1.1设计题目 (4) 1.2设计原始资料 (4) 1.2.1 设计地区气象资料 (4) 1.2.2 设计参数资料 (4) 第二章换热站方案的确定 (5) 2.1换热站位置的确定 (5) 2.2换热站建筑平面图的确定 (5) 2.3换热站方案确定 (5) 2.4供热管道的平面布置类型 (5) 2.5管道的布置和敷设 (6) 2.6换热站负荷的计算 (6) 第三章换热站设备的选取 (7) 3.1换热器简介 (7) 3.1.1换热器概述 (7) 3.1.2换热器的分类 (7) 3.2换热器的选取 (9) 3.2.1换热器类型的选取 (9) 3.2.2换热器选型计算 (9) 3.3换热站内管道的水力计算 (10) 3.4循环水泵的选择 (11) 3.4.1循环水泵需满足的条件 (11) 3.4.2循环水泵选择 (11) 3.5补水泵的选择 (12) 3.5.1补水泵需该满足的条件 (12) 3.5.2补水泵的选择 (12) 3.6补水箱的选择 (14) 精密机械设计基础复习题 一、判断题 1、具有一个自由度的运动副称为Ι 级副。（） 2、平面高副连接的两个构件间，只允许有相对滑动。（） 3、在平面机构中一个高副引入两个约束。（） 4、任何机构的从动件系统的自由度都等于零。（） 5、平面机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于1。（） 6、无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于00，行程速比系数等于 1。（） 7、平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角相等。（） 8、平面高副连接的两个构件间，只允许有相对滑动。（） 9、行星轮系是机构自由度等于 1 的周转轮系。（） 10、平行四边形机构没有曲柄。（） 11、一对外啮合齿轮传动的中心距，等于两齿轮的分度圆半径之和。（） 12、渐开线在任一点的法线总是切于基圆。（） 13、曲柄摇杆机构中，以曲柄为主动件时，最小传动角出现在曲柄与连杆两次共线的位置 之一处。 14、增大模数，可以增加齿轮传动的重合度。 15、仿形法加工齿轮时，因为不需要专用的机床，所以适于大批量生产。 16、当压力角为900时，机构将处于自锁状态，所以应该避免自锁现象。（）（）（）（） 二、填空题 1、平面机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2、连杆是不直接和相联的构件；连杆机构中的运动副均为 3、无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于，行程速比系数等于。 4、平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。 5、平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是、、。 6、一对外啮合齿轮传动的中心距，等于两齿轮的圆半径之和。 7、行星轮系是机构自由度等于的周转轮系。 8、平行四边形机构有个曲柄。 9、一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36o，则行程速比系数等于。 10、为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 11、凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程作运动。 12、增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度 。 13、平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。 14、轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。 15、构成高副的两构件通过接触，构成低副的两构件通过接触。 16、以高副联接的两个构件的速度瞬心位置在。 17、曲柄摇杆机构中，以曲柄为主动件时，最小传动角出现在与两次共线的位置之一处。 18、用法加工正常齿制的标准直齿圆柱齿轮时，如果齿轮齿数少于，将发生根切。 沈阳工程学院 课程设计 设计题目：三自由度微型直角坐标工业机器人模型设计 系别自控系班级测本081 学生姓名步勇捷学号 2008310110 指导教师祝尚臻职称讲师 起止日期：2012年 1 月 2 日起——至 2012 年 1 月13 日止 - I - 沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目：三自由度直角坐标工业机器人设计 系别自动控制工程系班级 学生姓名学号 指导教师职称讲师 课程设计进行地点： F430 任务下达时间： 2011年 12月31日 起止日期：2012 年 1 月2日起——至 2012 年 1 月13日止教研室主任年月日批准 - II - 三自由度直角坐标工业机器人设计 1 设计主要内容及要求 1.1 设计目的： 1了解工业机器人技术的基本知识以及单片机、机械设计、传感器等相关技术。 2初步掌握工业机器人的运动学原理、传动机构、驱动系统及控制系统并应用于工业机器人的设计中。3通过学习，掌握工业机器人的驱动机构、控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。 1.2 基本要求 1要求设计一个微型的三自由度的直角坐标工业机器人； 2要求设计机器人的机械机构（示意图），传动机构、控制系统、及必需的内外部传感器的种类和数量布局。 3要有控制系统硬件设计电路。 1.3 发挥部分 自由发挥 2 设计过程及论文的基本要求： 2.1 设计过程的基本要求 （1）基本部分必须完成，发挥部分可任选； （2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份； （3）设计过程的资料保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。 2.2 课程设计论文的基本要求 （1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。 （2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。 3 时间进度安排 顺序阶段日期计划完成内容备注 1 2012.1. 2 讲解主要设计内容，布置任务打分 2 2012.1. 3 检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误打分 3 2012.1. 4 检查机械结构设计并指出错误及纠正；打分 4 2012.1. 5 继续机械机构和传动机构设计打分 5 2012.1. 6 进行控制系统设计打分 6 2012.1.9 检查控制系统原理图设计草图打分 7 2012.1.10 完善并确定控制系统打分 8 2012.1.11 指导学生进行驱动机构的选择打分 9 2012.1.12 进行传感器的选择和软件流程设计打分 10 2012.1.13 检查任务完成情况并答辩打分 - III - 精心整理换热站设计任务书 建筑环境与设备教研室 2011年1月1日 换热站设计任务书 一、设计题目 上城住宅小区换热站课程设计 二、原始资料 1、建筑物修建地区：长春 2、气象资料：查阅《规范》及相关手册 3、小区采暖热负荷：Q=4000+学号×100(kw) 4 5 6 7 8 1 2 要求等。 3、设计计算书 用统一的16开专用纸书写。 包括：设计题目、摘要、目录、设计原始资料、方案确定、设备选择、水力计算、绘制草图、参考文献、致谢等。 四、建议时间安排 1.方案设计：1天。 2.换热站设计计算：1天。 3.施工图绘制：4天。 4.撰写说明书：1.5天。 五、参考文献： 1.李善化，康慧.实用集中供热手册（第二版），北京：中国电力出版社，2006 2.陆耀庆.实用供热空调设计手册，北京：中国建筑工业出版社，1993 3.《工业锅炉房实用设计手册编写组》.工业锅炉房实用设计手册，北京：机械工业出版社，1991 4.贺平，孙刚。供热工程（第三版），北京：中国建筑工业出版社，1993 5. 6. 7. 8.2004 换热站课程设计指导书 一、设计目的 换热站设计是《流体输配管网》、《暖通空调》、《燃料与燃烧设备》课程的重要组成部分。通过本设计，掌握采暖热源的换热站设计程序、方法、步骤有关的基本知识，训练绘图技能。做到能够分析和解决集中供热中的一些工程技术问题。 二、设计步骤及内容 1、确定热源（换热站）的位置需考虑的因素 （1 （2 2 3 2 （ （ ③应考虑水泵联合运行的情况。 ④在水压图中表示出循环水泵的扬程。 （3）定压系统的选择与计算 定压方式有：变频水泵定压、补给水泵定压、气压罐定压。选择一种合理的型式并进行选择计算。 （4）选择水处理设备 水处理方式有：钠离子水处理器，贝膜水处理器、静电水处理器。选择一种合理的型式并进行选择计算。 《精密仪器设计（1）》课程教学大纲 一、课程基本信息 1、课程代码：MI310 2、课程名称（中/英文）：精密机械设计 Precision Machine Design 3、学时/学分：72学时，4学分 4、开课院（系）、教研室：电子信息及电气工程学院仪器系 5、先修课程：《互换性技术与测量》、《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》 6、面向对象：测控技术及仪器专业本科三年级学生 7、教材、教学参考书： 教材名称： 《精密机械设计》庞振基、黄其圣等主编出版社：机械工业出版社出版时间：2001年7月 教学参考书： 《电子精密机械设计(第3版)》徐祥和主编东南大学出版社1986年 《金属材料与热处理》何雪涛主编高等教育出版社1998年 《机械原理》郑文纬主编高等教育出版社1997年 《互换性与测量技术基础》高延新主编哈尔滨工业大学出版社1992年《机械零件》郑志祥主编高等教育出版社1987年 《理论力学》王崇斌编写高等教育出版社1988年 《材料力学》沈煜高等教育出版社1988年 《机械设计课程设计》西北工业大学机械学教研组编著西北工业大学出版社1994年 《机械零件学习指南与课程设计》张绍甫徐锦康魏传儒编写机械工业出版社1996年 《机械设计课程设计》巩云鹏田万禄张祖立黄秋波编写东北大学出版社2000年 《机械设计课程设计》席伟光杨光李波编写高等教育出版社2003年 二、课程性质和任务 《精密机械设计》是仪器科学与工程专业本科学生学习的与机械类有关的最后一门专业课，同时也是一门与仪器仪表相关的专业基础课。这门课程综合了《机械原理》、《金属材料及热处理》、《互换性与技术测量》及《机械零件》等课程的知识，因此本门课程涉及知识面广、专业性强、授课难度大。 《精密机械设计》主要研究精密机械中常用机构和常用的零件和部件。是从机构分析、工作能力、精度和结构等诸方面来研究这些机构和零、部件，并介绍其工作原理、特点、应用范围、选型、材料、精度以及设计计算的一般原则和方法。本门课程涵盖的内容有常用工程材料和热处理方法、零件几何精度、平面机构的结构分析、平面连杆机构、凸轮机构、摩擦轮传动和带传动、齿轮传动、螺旋传动、轴、联轴器和离合器、支承、直线运动导轨、弹性元件、联接、仪器常用装置和机械的计算机辅助设计等教学内容。这些教学内容涵盖了有关精密仪器设计所有的基础知识，可以为以后进一步的精密仪器设计打下坚实的基础，本课程教学目的： 1、使用学生初步掌握常用机构的结构分析、运动分析、动力分析及其设计方 法； 2、使常用掌握常用零、部件的工作原理、特点、选型及其计算方法，培养学 习能运用所学基础理论知识，解决精密机械零、部件的设计问题； 3、培养学生具有设计精密机械传动和仪器机械结构的能力某些典型零、部件 的精度分析、并提出改进措施； 4、使学生了解常用机构和零、部件的实验方法；初步具有某些零、部件的性 能测试和结构分析能力； 5、使学生了解材料与热处理、公差与配合方面的基本知识，并能在工程设计 中如何正确选用； **学校 机器人课程设计名称 院系电子信息工程系 班级10电气3 姓名谢士强 学号107301336 指导教师宋佳 目录 第一章绪论 (2) 1.1课程设计任务背景 (2) 1.2课程设计的要求 (2) 第二章硬件设计 (3) 2.1 结构设计 (3) 2.2电机驱动 (4) 2.3 传感器 (5) 2.3.1光强传感器 (5) 2.3.2光强传感器原理 (6) 2.4硬件搭建 (7) 第三章软件设计 (8) 3.1 步态设计 (8) 3.1.1步态分析： (8) 3.1.2程序逻辑图： (9) 3.2 用NorthStar设计的程序 (9) 第四章总结 (11) 第五章参考文献 (12) 第一章绪论 1.1课程设计任务背景 机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成．这三大部分可分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统现在机器人普遍用于工业自动化领域，如汽车制造，医疗领域，如远程协助机器人，微纳米机器人，军事领域，如单兵机器人，拆弹机器人，小型侦查机器人（也属于无人机吧），美国大狗这样的多用途负重机器人，科研勘探领域，如水下勘探机器人，地震废墟等的用于搜查的机器人，煤矿利用的机器人。如今机器人发展的特点可概括为：横向上，应用面越来越宽。由95% 的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷，还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无限制，只要能想到的，就可以去创造实现；纵向上，机器人的种类会越来越多，像进入人体的微型机器人，已成为一个新方向，可以小到像一个米粒般大小；机器人智能化得到加强，机器人会更加聪明 1.2课程设计的要求 设计一个机器人系统，该机器人可以是轮式、足式、车型、人型，也可以是仿其他生物的，但该机器人应具备的基本功能为：能够灵活行进，能感知光源、转向光源并跟踪光源；另外还应具备一项其他功能，该功能可自选（如亮灯、按钮启动、红外接近停止等）。 具体要求如下： 1、根据功能要求进行机械构型设计，并用实训套件搭建实物。 2、基于实训套件选定满足功能要求的传感器； 3、设计追光策略及运动步态； 4、用NorthStar设计完整的机器人追光程序； 5、调试； 6、完成课程设计说明书，内容：方案设计、硬件搭建过程（附照片）、控制 算法流程、程序编写、调试结果、心得体会。 第1章原始资料一、设计题目 万福小区换热站设计 二、原始资料 1、建筑物修建地区：长春 2、气象资料：查阅《规范》及相关手册 3、小区采暖热负荷：Q=4000+37×100 =7700 (kw) 4、一次管网：120~80℃; 5、二次管网：80~60℃；。 6、二次管网资用压力0.25Mpa。 7、二次管网静水压力0.3Mpa。 8、室外给水管网供水压力为0.35Mpa。 2.1 换热站设计方案 本设计换热站采用间接供暖，采用2台板式换热器换热，一次网和二次网均采用旋流除污器除污。补水用钠离子交换器软化。循环水泵两用一备，补水水泵一用一备，设备布置尽量靠墙布置，应尽量美观，简洁，便于工作人员维护。 2.2 定压方式 本设计采用气压罐定压方式定压。 2.2 管材的选择与防腐 管材供热系统采用螺旋焊缝钢管和无缝钢管。弯头均采用热压弯头,阀门 均选用闸阀。自来水系统采用热镀锌钢管,丝接,热网补给水及泄压系统管道采用焊接钢管,焊接。 所有热力管道均刷防锈漆两遍,用离心玻璃棉壳保温后,外包一层铝箔,再 刷调合漆两遍,非热力管道刷防锈漆两遍,调合漆两遍,管道在刷底漆前必须清 楚表面的灰尘，污垢，锈斑，焊渣等。常热设备的保温采用硅酸盐膏保温,外 包一层玻璃丝布.再刷调合漆两遍。 在系统图上对各管段进行编号，并注明管段长度和热负荷计算通过每个管段的流量G 的值，查阅《供暖通风设计手册》中选各管段的d 、v 、△P m 的值，算出通过最不利环路的总阻力。流量G 的值可用以下公式计算得出： ) ''(86.0h g t t Q G -= ㎏/h 式中： Q ——管段的热负荷，W ； 'g t ——系统的设计供水温度，℃； 'h t ——系统的设计回水温度，℃。 一次网管段编号： Q 1=4000+37×100=7700kw 一次网供水温度 t=120℃ 回水温度 t=85℃ 一次管网水流量G 的计算： G 1 =0.86×Q 1 / △t = 0.86×7700/（120-80） =165.55m 3/ h 1、表征金属材料的力学性能时，主要有哪几项指标？ 解：表征金属材料的力学性能时，主要指标有：强度（弹性极限、屈服极限、强度极限），刚度、塑性、硬度。 2、金属材料在加工和使用过程中，影响其力学性能的主要因素是什么？ 解：钢材在加工和使用过程中，影响力学性能的主要因素有：含碳量、合金元素、温度、热处理工艺。 3、常用的硬度指标共有哪些？ 常用的硬度指标有三种：布氏硬度（HBS）、洛氏硬度（HRC －洛氏C标度硬度）、维氏硬度（HV）。4、列出低碳钢、中碳钢、高碳钢的含碳量围是多少？ 解：低碳钢（C ≤0.25% ）；中碳钢（0.25% ＜C ≤0.6% ）；高碳钢（C ＞0.6% ） 5、什么是合金钢？钢中含有合金元素Mn、Cr、Ni，对钢的性能有何影响？ 解：冶炼时人为地在钢中加入一些合金元素所形成的钢就是合金钢。其中加入Mn 可以提高钢的强度和淬透性；加入Cr 可以提高钢的硬度、耐磨性、冲击韧性和淬透性；加入Ni 可以提高钢的强度、耐热性和耐腐蚀性。 6、非铁金属共分几大类？具有哪些主要特性？ 解：有色金属主要分为以下几类： 1 ）铜合金：良好的导电性、导热性、耐蚀性、延展性。 2 ）铝合金：比强度高，塑性好，导热、导电性良好，切削性能良好。 3 ）钛合金：密度小，机械强度高、高低温性能好，抗腐蚀性良好。 7、常用的热处理工艺有哪些类型？ 解：常用的热处理工艺有：退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处理。 8、钢的调质处理工艺过程是什么？其主要目的是什么？ 解：钢的调质处理工艺指的是淬火加高温回火。目的是为了获得良好的综合机械性能，即良好的强度、韧性和塑性。 9、镀铬和镀镍的目的是什么？ 解：镀铬的目的是为了使材料表层获得高的化学稳定性，并具有较高的硬度和耐磨性。 镀镍是为了获得良好的化学稳定性，并具有良好的导电性。 10、选择材料时，应满足哪些基本要求？ 解：选择材料时主要满足使用要求、工艺要求和经济要求。 2. 计算所示冲压机构的自由度 机器人课程设计说明书 指导教师： 院系： 班级： ： 学号： 一、课程设计的容 1、目的和意义 机器人涉及机械、电子、传感、控制等多个领域和学科。本课程设计是在《机器人学》课程的基础上，利用多传感技术、控制技术实现机器人控制系统的综合与应用，达到锻炼学生综合设计能力的目的。让我们把理论与实践结合起来，掌握更多技能。 2、设计容 （一）、机器人硬件 本课程设计使用实验室已有的移动机器人。机器人有两个驱动轮、一个从动轮，驱动轮由舵机直接驱动。机器人控制器为89S52单片机。机器人结构图如图1所示。 图1 机器人结构简图 （二）、设计任务 利用多传感器技术，实现对机器人的轨迹规划及控制。具体为：控制机器人在规定的场地避开障碍物走遍整个场地。 二C51单片机编程环境与机器人智能 1、单片机与C51系列单片机 （一）、单片机 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。 （二）、C51系列单片机 MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称。这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751等，其中8051是最典型的产品，该系列单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的。 本课程设计所用的AT89S52单片机是在此基础上改进而来的。AT89S52是一种高性能、低功耗的8位单片机，含8k字节ISP可反复擦写1000次的FLASH只读程序存储器，兼容标准MCS51指令系统及其引脚结工业机器人课程设计
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