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開題報(bào)告填寫要求
開題報(bào)告填寫要求
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
文 獻(xiàn) 綜 述
1引言：
平行光管是光學(xué)實(shí)驗(yàn)及計(jì)量檢測(cè)的重要設(shè)備 ,是一種高精度測(cè)試儀器 ,它可以測(cè)量微小角度位移及平 面的微小起伏 ,是目前工廠和實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試儀器之一; 同時(shí) ,它也是照相物鏡和望遠(yuǎn)物鏡等無(wú)限共軛成像 光學(xué)系統(tǒng)的校調(diào)和像質(zhì)檢驗(yàn)不可缺少的測(cè)量基準(zhǔn)。在檢測(cè)中，高精度平行光管對(duì)保證質(zhì)量是至關(guān)重要的。因此，有一個(gè)好的測(cè)試平臺(tái)更是重中之重。
2、本課題研究的目的：
平行光管測(cè)量?jī)x是一種光學(xué)精密測(cè)量?jī)x器，本課題需為平行光管測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)建造一個(gè)平臺(tái)，手動(dòng)實(shí)現(xiàn)要求的測(cè)量動(dòng)作。要求，平行光管能沿平臺(tái)實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)，和上下移動(dòng)。
3、本課題研究的意義：
隨著科技的發(fā)展，精密定位和位移技術(shù)在國(guó)防工業(yè)、微電子工程、航空航天和生物工程等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。它直接影響了整個(gè)機(jī)械行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，決定了機(jī)械加工精度和產(chǎn)品的質(zhì)量性能，進(jìn)而影響到設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性。如在航天航空領(lǐng)域中存在大量的光學(xué)儀器，要求這些儀器中的某些關(guān)鍵構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高精度的定位和運(yùn)動(dòng)分辨率，以提高成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量，獲得更好的觀測(cè)效果，同時(shí)工作環(huán)境也對(duì)此類位移機(jī)構(gòu)提出了更高的要求，如潤(rùn)滑條件、安裝空間和振動(dòng)等；在光電跟蹤設(shè)備中，需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，因此要求其
調(diào)節(jié)靈敏度高，響應(yīng)速度快，從而使跟蹤系統(tǒng)具有較小的脫靶量，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)準(zhǔn)確跟蹤。 精密位移平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)精密定位和位移的主要設(shè)備。根據(jù)考慮因素的不同可以將位移平臺(tái)進(jìn)行不同的分類。
按照位移機(jī)構(gòu)的工作原理可以將位移平臺(tái)分為機(jī)械式和機(jī)電式兩種。機(jī)械式位移平臺(tái)是指通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)位移的平臺(tái),用的機(jī)械結(jié)構(gòu)有絲杠、齒輪、楔塊、蝸輪蝸桿組合機(jī)構(gòu)以及柔性位移機(jī)構(gòu)等，結(jié)構(gòu)形式的不同決定了這些平臺(tái)具有不同的工作特性；機(jī)電式是將某些可以精確控制的物理量根據(jù)其變化特點(diǎn)以特定的形式轉(zhuǎn)化為材料的變形從而提供工作位移，如常見的電致伸縮、磁致伸縮和壓電陶瓷類位移平臺(tái)屬于此類機(jī)電式平臺(tái)。
平臺(tái)提供位移總離不開特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，按照導(dǎo)軌形式可以將平臺(tái)分為有導(dǎo)軌和無(wú)導(dǎo)軌類位移平臺(tái)。有導(dǎo)軌類平臺(tái)通過(guò)導(dǎo)軌的導(dǎo)向來(lái)保證在固定的方向?qū)崿F(xiàn)精確的位移和定位，如基滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌類的位移平臺(tái)。這些基于機(jī)械導(dǎo)軌的位移平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)較大的行程，但是由于導(dǎo)軌與平臺(tái)的直接接觸，存在機(jī)械摩擦、低速爬行和需要潤(rùn)滑等不足，因此很難達(dá)到很高的運(yùn)動(dòng)精度。許多學(xué)者對(duì)空氣靜壓導(dǎo)軌和氣浮定位平臺(tái)進(jìn)行了研究并取得了一定的成果，但是此類平臺(tái)對(duì)環(huán)境要求較高，且平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此限制了其應(yīng)用范圍。無(wú)導(dǎo)軌類位移平臺(tái)是一類新型的柔性位移機(jī)構(gòu)，變形是機(jī)構(gòu)主要的工作形式。全柔性機(jī)構(gòu)不包含剛性運(yùn)動(dòng)副，僅由柔性構(gòu)件和柔性運(yùn)動(dòng)副構(gòu)成。有導(dǎo)軌類平臺(tái)屬 于剛性機(jī)構(gòu)，是通過(guò)運(yùn)動(dòng)副(轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副等)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換或者能量傳遞。
精密位移和精確定位是現(xiàn)代機(jī)械電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。精密位移平臺(tái)多用于高精度儀器的精密對(duì)準(zhǔn)和精密裝調(diào)，空間站、載人飛船、航天飛機(jī)和遙感衛(wèi)星等近地軌道航天器一般都配置有多種光學(xué)與電子設(shè)備，如望遠(yuǎn)鏡，光學(xué)干涉儀，各類遙感設(shè)備器件以及各類相機(jī)和成像光譜儀等。為了獲得較好的觀察和觀測(cè)效果，提高遙感器件的成像質(zhì)量，在航天器總體設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要應(yīng)用具有較高的運(yùn)動(dòng)位移分辨率和定位精度的工作平臺(tái)，同時(shí)對(duì)環(huán)境振動(dòng)、沖擊的隔離和對(duì)內(nèi)部振源的抑制也具有嚴(yán)格的要求；在生物、醫(yī)學(xué)工程的研究中，也需要采用高精度的能做快速運(yùn)動(dòng)的微位移工作臺(tái)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行搬動(dòng)、分離、組合，對(duì)DNA分子進(jìn)行拉伸并固定到隔膜上，對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作和生成薄膜結(jié)構(gòu)等，由于在一些情況下精密位移平臺(tái)本身就是高精度儀器中的重要組成部分，所以平臺(tái)的輕型化和微型化也是必須考慮的內(nèi)容。因此，在現(xiàn)代高科技迅速發(fā)展的今天，在高精度精密儀器領(lǐng)域中的精密位移平臺(tái)特別受到業(yè)內(nèi)人士的高度重視。
在已有的精密位移平臺(tái)中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)多為絲杠和導(dǎo)軌傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。近年來(lái)為提高位移精度，在驅(qū)動(dòng)上使用高精度滾珠絲杠的比率有了很大的提高。由于它們的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度很高，又有廣闊的市場(chǎng)，十分有利于組織專業(yè)化大批量生產(chǎn)。隨著位移平臺(tái)速度的提高，滑動(dòng)導(dǎo)軌的不足逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，包括滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦力較大，直線度差等。因此，這種平臺(tái)多用于移動(dòng)直線度求較低的場(chǎng)合，導(dǎo)軌的使用也逐漸由滑動(dòng)向滾動(dòng)轉(zhuǎn)化。雖然在中國(guó)，滑動(dòng)導(dǎo)軌的使用還占大多數(shù)，但使用滾珠導(dǎo)軌和滾柱導(dǎo)軌的平臺(tái)數(shù)量在急速上升。
隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，除了機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，還有很多應(yīng)用領(lǐng)域都對(duì)位移平臺(tái)的位移定位精度提出了更高的要求。如依據(jù)半導(dǎo)體加工技術(shù)、1C制芯關(guān)鍵裝備(分
布光刻機(jī)等)、IC后封裝設(shè)備等對(duì)作業(yè)系統(tǒng)高速高精度的實(shí)際需求，已開展的宏／微結(jié)
合雙重驅(qū)動(dòng)的高速高精度定位技術(shù)的研究，以及光纖對(duì)接、微細(xì)加工、微型機(jī)器人、自適應(yīng)光學(xué)等領(lǐng)域?qū)芏ㄎ黄脚_(tái)的研究等。
綜上所述，針對(duì)高科技領(lǐng)位移平臺(tái)，應(yīng)體現(xiàn)快速位移運(yùn)動(dòng)、安裝簡(jiǎn)便、省空間、環(huán)保和成本低等特點(diǎn)。本文應(yīng)對(duì)這些要求，研制了一種手動(dòng)平動(dòng)平臺(tái)用以配合平行光管測(cè)量的需求。
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[14]易聲耀 番存云 一種新型位移平臺(tái)力學(xué)仿真與試驗(yàn)研究[J],機(jī)械設(shè)計(jì)2007(4） [15]成大光 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).7版。北京，化學(xué)工業(yè)出版社.2002。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
本課題要完成的任務(wù)：
平行光管測(cè)量?jī)x是一種光學(xué)精密測(cè)量?jī)x器，某研究所需要為其購(gòu)買的平行光管 測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)建造一個(gè)平臺(tái)，手動(dòng)實(shí)現(xiàn)要求的測(cè)量動(dòng)作。
本課題利用所學(xué)設(shè)計(jì)理論與方法對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，解決在設(shè)計(jì)和分析過(guò)程中所遇到的具體問(wèn)題。最后利用CAD軟件完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
本課題的要求：
對(duì)本課題進(jìn)行深入的分析與研究，熟悉所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的工作原理與工作過(guò)程。熟練掌握所使用的設(shè)計(jì)軟件的一般功能，在此基礎(chǔ)上對(duì)軟件中運(yùn)動(dòng)分析進(jìn)行深入的 探討，設(shè)計(jì)出滿足課題要求的產(chǎn)品。
本課題的具體工作內(nèi)容
1平行光管測(cè)量?jī)x平臺(tái)的原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作過(guò)程詳見所給資料；
2根據(jù)給定的資料，完成平臺(tái)的分析；
3根據(jù)分析結(jié)果和總體設(shè)計(jì)構(gòu)想進(jìn)行兩個(gè)平動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
4完成兩個(gè)平動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件圖及組裝圖。
設(shè)計(jì)要考慮的問(wèn)題：
1.平行光管測(cè)試平臺(tái)外形的大小。
2平行光管測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)成本。
3.平行光管測(cè)試平臺(tái)平動(dòng)機(jī)構(gòu)控制方式。
4平行光管測(cè)試平臺(tái)實(shí)現(xiàn)平動(dòng)時(shí)動(dòng)力來(lái)源。
5.平行光管測(cè)試平臺(tái)平動(dòng)機(jī)構(gòu)采用什么樣的運(yùn)動(dòng)方式。
6平行光管測(cè)試平臺(tái)平動(dòng)機(jī)構(gòu)要求實(shí)現(xiàn),上下移動(dòng)、前后移動(dòng)。(其中上下平動(dòng)要求實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)和微調(diào)。)
7平行光管測(cè)試平臺(tái)平動(dòng)機(jī)構(gòu)平動(dòng)的范圍。
8平行光管測(cè)試平臺(tái)平動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)平動(dòng)時(shí)導(dǎo)軌的選用。
設(shè)計(jì)參數(shù)：
上下移動(dòng)范圍為1500mm——2500mm，微調(diào)范圍為50mm，偏差為10um。
前后移動(dòng)行程為100mm，偏差為10um。
設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
在平臺(tái)平動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中始終堅(jiān)持以下原則：
①總體原則 流程決定功能，光學(xué)要求決定精度；
②功能完備性 全面響應(yīng)系統(tǒng)功能和技術(shù)指標(biāo)，滿足系統(tǒng)功能和系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求，能夠使此次設(shè)計(jì)的平臺(tái)用運(yùn)到各種需求的場(chǎng)合，使平臺(tái)的價(jià)值得以提高；
③可靠性和穩(wěn)定性 平臺(tái)實(shí)用可靠、使用方便、經(jīng)濟(jì)安全，可靠性較高以及有穩(wěn)定的性能指標(biāo)，能夠保證其長(zhǎng)期正常運(yùn)行；
④可維護(hù)性 盡量減少維護(hù)所需的時(shí)間，提高平臺(tái)使用效率；
⑤標(biāo)準(zhǔn)化 元件選型、工作流程標(biāo)準(zhǔn)化，使測(cè)試平臺(tái)具有低的運(yùn)行成本；
⑥簡(jiǎn)單的操作使用方法，提高實(shí)驗(yàn)運(yùn)行效率；
⑦總體性能優(yōu)良。
設(shè)計(jì)方案：
此次設(shè)計(jì)位移平臺(tái)選用機(jī)械式。機(jī)械式位移平臺(tái)是指通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)位移的平臺(tái),用的機(jī)械結(jié)構(gòu)有絲杠螺母、凸輪、配種平衡塊、手柄組合機(jī)構(gòu)以及導(dǎo)軌等組成。平臺(tái)平動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力由實(shí)驗(yàn)操作人員人工提供。
導(dǎo)軌的選用:導(dǎo)軌是由金屬或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引導(dǎo)移動(dòng)裝置或設(shè)備并減少其摩擦的一種裝置。導(dǎo)軌表面上的縱向槽或脊，用于導(dǎo)引、固定機(jī)器部件、專用設(shè)備、儀器等。導(dǎo)軌有很多種，燕尾形直線導(dǎo)軌、矩形直線導(dǎo)軌、V形直線導(dǎo)軌 、滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌等。本次設(shè)計(jì)，選用V型導(dǎo)軌、雙邊燕尾導(dǎo)軌。V導(dǎo)軌磨損后能自動(dòng)賠償，故導(dǎo)向精度較高。雙邊燕尾導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊、能防起伏。
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是把動(dòng)力從機(jī)器的一部分傳遞到另一部分，使機(jī)器或機(jī)器部件運(yùn)動(dòng)或運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)件或機(jī)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等。本次設(shè)計(jì)采用絲杠螺母和導(dǎo)軌傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
大概設(shè)計(jì)方案為：平行光管測(cè)量平臺(tái)要有四個(gè)工作面，用以分別實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的上下平動(dòng)、前后平動(dòng)、水平擺動(dòng)、俯仰擺動(dòng)四個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。以此來(lái)提高平行光管的應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)平行光管各個(gè)角度的調(diào)節(jié)。使平臺(tái)有更好的應(yīng)用價(jià)值。
其中，前后移動(dòng)主要機(jī)構(gòu)由絲桿螺母、V型導(dǎo)軌組成。
操作方法：通過(guò)搖動(dòng)絲桿螺母使平臺(tái)沿著V型導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)。導(dǎo)軌采用包夾形式，用來(lái)防止導(dǎo)軌。
上下移動(dòng)主要機(jī)構(gòu)由手柄、配重平衡塊、鎖緊裝置、絲杠螺母、雙邊燕尾導(dǎo)軌、導(dǎo)柱等組成。
操作方法： 通過(guò)推或拉手柄，并配合配重平衡塊和鎖緊裝置實(shí)現(xiàn)平行光管沿著導(dǎo)柱的快速上下移動(dòng)。微調(diào)通過(guò)搖動(dòng)絲桿螺母使平行光管沿著雙邊燕尾導(dǎo)軌上下移動(dòng)。（其中雙邊燕尾導(dǎo)軌由靜軌和動(dòng)軌組成，雙邊燕尾導(dǎo)軌起導(dǎo)向和防起伏的作用。）
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
王安亮同學(xué)本次所做設(shè)計(jì)的題目是“平行光管測(cè)量平臺(tái)平動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”，該同學(xué)在查閱了相關(guān)的的資料、書籍后，撰寫完成了開題報(bào)告。
開題報(bào)告語(yǔ)言通順，格式規(guī)范?！拔墨I(xiàn)綜述”部分對(duì)研究此課題的意義進(jìn)行了較為詳細(xì)的敘述，并對(duì)相關(guān)技術(shù)和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了查新，有一定的深度?！氨菊n題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的設(shè)計(jì)方案”部分中，提出問(wèn)題明確，方法基本可行，應(yīng)盡快理清思路，找準(zhǔn)研究手段和途徑，圓滿完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。
指導(dǎo)教師：
2016年3月19日
所在系審查意見：
同意開題
系主任：
2016年3月20日