精密机械微动装置课设说明书

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刖言

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 (1)

1.1微动装置结构分析 (1)

1.2螺旋微动装置的用途 (2)

1.3螺旋微动的工作原理 (2)

2结构设计 (3)

2.1螺杆的设计 (3)

2.2紧定螺钉的选用 (3)

2.3螺母的设计 (3)

2.4刻度套筒的设计 (4)

2.5手轮的设计 (5)

2.6螺钉的选用 (5)

2.7减速杠杆的设计 (6)

2.8弹簧的选择 (6)

3主要零件--螺杆的工艺 (6)

3.1 零件工艺分析 (6)

3.2工艺流程 (7)

4总结 (8)

参考文献 (9)

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

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图i.i

如图i.i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S min为

S min=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=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S min必须小于其精度A 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，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2mn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勺光孔，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20mnll勺圆柱孔，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RaO,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ZCuSn1OZn2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5mn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

243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5mn处钻有直径为4mm t勺通孔。手轮左端的刻度圆