三向移动支撑式实验平台设计(附件)【字数：10652】
摘 要无论是工程应用领域中的大型工程设备，还是科研实验室中的实验辅助设备，具有三向移动功能的装置都发挥着无可替代的作用。这种结构的机械装置是提高社会生产效率以及提高实验检测结果准确性的重要保证。虽然现在社会市场上存在许多的机械装置都具有三向移动的功能，但这些机械装置都具有较强的单一指向性，而能应用于用来固定刀架试验模态分析使用的激振器都存在种种瑕疵，并不完全适应于固定激振器的三向移动。而我们所进行的研究就是针对于固定激振器进行三向移动的装置的结构进行合理改善。通过对原有三向移动装置所存在的结构复杂、行程小、承载力差，以及有些能实现三向同时移动，但不能实现三向（XYZ）各自方向的移动，且不能微调的问题进行分析。从而查阅相关设计结构文献，并在实验室中进行试验。最终设计一种可用的三向移动支撑式实验平台用来放置激振器对于简化人为操作，实现激振器前端顶杆与结构被激励点处实现精准连接。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1三向移动设备应用的意义 1
1.2三向移动机构的应用领域与机械结构 1
1.2.1三向移动结构的应用领域 1
1.2.2三向移动机构的机械结构 1
1.2.3不同三向移动设备的优缺点 2
1.2.4课题研究主要内容 3
第二章 三向移动式实验支撑平台的设计方案提出与确立 4
2.1实验设计的目的 4
2.2实验设计的思路 5
2.2.1实验设计所需解决的问题 5
2.2.2实验设计的问题解决思路 5
第三章 三向支撑式实验移动平台的设计 6
3.1三向支撑式实验移动平台的装配与运动形式 6
3.2 三向移动平台的各部分运动模块设计 7
3.2.1 Z向运动模块的设计 7
3.2.2 X向运动模块的设计 13
3.2.3 Y向运动模块的设计 20
3.2.4激振器的固定悬挂板设计 21
3.2.5支撑式三向移动机构的运动模块与结构总述 21
总结与展望 24
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1三向移动设备应用的意义
无论是在工程应用领域，还是在实验室作为一种实验辅助设备，具有三向移动功能的装置都发挥着无可替代的作用，是提高社会生产效率和提高实验结果准确性的重要保证。但是目前市面上存在的具有三向移动功能的装置都具有一定得指向性。
从而开发新的三向移动设备或者是多项移动设备就具有很大的应用前景，并且现在绝大多数的三向移动设备都聚走极强的指向性，专用于某一特定的应用领域。这些移动设备绝大多数都是通过机械与电气控制系结合而成的。其中有些设备的移动精准独可以控制在一个微米之内，但是这种设备的造价普遍偏高，同时这些设备为了实现三向移动则需要占据较大的空间并且不利于搬运。另一类的设备造价相对较低但是其控制的移动方向不是很精准误差较大。
1.2三向移动机构的应用领域与机械结构
1.2.1三向移动结构的应用领域
1）三轴数控机床的对高精度零件生产制造
现代的工业生产越来越需要一体化的加工制造方式，这样大大的减少生产制造的烦复性，只需要一次操作就可以达到原来多次加工的效果，这样就需要原本只能实现单一方向运动的机床实现多方向运动，一般来说机床都是进行三向运动，并且为了便于加工制造会则会实现一个相对与加工件的三向移动。
2）龙门式吊床对集装箱等其他货物的搬运
随着现代社会的发展，国际化的商业形势已经成了主流商业形式，这种商业模式大大加快了全球的货物流通，货物越来越多人里搬运已经不能够满足货物流通的规模和速度。因此具有三向移动功能的龙门式吊装设备应运而生。大型的龙门吊床可以用于码头集装箱的搬运，而小型龙门吊床则可以用于工厂生产中较重货物的运搬
1.2.2三向移动机构的机械结构
1）平台式三向移动机构
移动平台式的三向移动机构，多数用丝杆和导轨为主导并配以轴承和光栅尺进行组合装配达到精确运动，但是大多数的移动平台式的机械设备其平台的运动主要是XY方向并不能 将平台进行Z方向的移动而是通过相对于平台的运动方式达成三向移动的形式。其Z方向运动的机械结构也是通过导轨和丝杆组合而进行运动。总体来讲平太式的三向移动结构都是由丝杆导轨组合而成，并且多用于加工机械零件的机床上。例如龙门铣床、立式加工中心、数控铣床、线切割机床等等一系列的零件加工设备。
2）龙门式三向移动机构
龙门式移动装置工字形刚等型材，既能承重又能作为葫芦的移动轨道，减少了移动轨道的二次设计大大提高了利用效率。龙门起重机的起升机构、小车运行机构和桥架结构，与桥式起重机基本相同。由于跨度大，起重机运行机构大多采用分别驱动方式，以防止起重机产生歪斜运行而增加阻力，甚至发生事故。龙门起重机的起重小车在桥架上运行，有的起重小车就是一台臂架型起重机。桥架两侧的支腿一般都是刚性支腿；跨度超过30米时，常是一侧为刚性支腿，而另一侧通过球铰和桥架连接的柔性支腿，使门架成为静定系统，这样可以避免在外载荷作用下由于侧向推力而引起附加应力，也可补偿桥架纵向的温度变形龙门起重机的受风面积大,为防止在强风作用下滑行或翻倒，装有测风仪和与运行机构联锁的起重机夹轨器。桥架可以是两端无悬臂的；也可以是一端有悬臂或两端都有悬臂的，以扩大作业范围。半龙门起重机桥架一端有支腿，另一端无支腿，直接在高台架上运行。
1.2.3不同三向移动设备的优缺点
1）平台式三向移动设备
优点：支撑平台式的三向移动设备其三向的移动的机构上基本上都使用使用丝杆和导轨的机构组合并配以光栅尺精准定位与伺服电机进行驱动将丝杆的旋转运动转换为平台的直线运动。从而使得平台进行XYZ的各种运动。丝杆具有良好的自锁功能可以防止平台运动到固定位置后产生偏移。因为多数伺服电机控制丝杆转动的三向移动平台使用光栅尺进行良精准的定位功能使得平台的移动能够达到所需到达的位置。并且丝杆的行程与其他的机械接构的行程相比行程较长。
缺点：支撑式平台的第三向移动Z都是相对于支撑平台运动的,并且因为是相对于平台的运动所以第三向的运动行程有限。即使有些存在第三向移动是与支撑平台一起运动的但是这样就需要将整个平台托起这就导致了第三向移动的负载力变得很大加了机构磨损并且降低了机构的使用寿命。
2）龙门式三向移动设备
优点：龙门式三向移动机构具有了良好的机械结构使用工字型钢横梁与支撑架可以实现较重的物体的三向移动并且它的三向移动都是在绝对运动的不存在于相对的运动。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1三向移动设备应用的意义 1
1.2三向移动机构的应用领域与机械结构 1
1.2.1三向移动结构的应用领域 1
1.2.2三向移动机构的机械结构 1
1.2.3不同三向移动设备的优缺点 2
1.2.4课题研究主要内容 3
第二章 三向移动式实验支撑平台的设计方案提出与确立 4
2.1实验设计的目的 4
2.2实验设计的思路 5
2.2.1实验设计所需解决的问题 5
2.2.2实验设计的问题解决思路 5
第三章 三向支撑式实验移动平台的设计 6
3.1三向支撑式实验移动平台的装配与运动形式 6
3.2 三向移动平台的各部分运动模块设计 7
3.2.1 Z向运动模块的设计 7
3.2.2 X向运动模块的设计 13
3.2.3 Y向运动模块的设计 20
3.2.4激振器的固定悬挂板设计 21
3.2.5支撑式三向移动机构的运动模块与结构总述 21
总结与展望 24
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参考文献 26
第一章 绪论
1.1三向移动设备应用的意义
无论是在工程应用领域，还是在实验室作为一种实验辅助设备，具有三向移动功能的装置都发挥着无可替代的作用，是提高社会生产效率和提高实验结果准确性的重要保证。但是目前市面上存在的具有三向移动功能的装置都具有一定得指向性。
从而开发新的三向移动设备或者是多项移动设备就具有很大的应用前景，并且现在绝大多数的三向移动设备都聚走极强的指向性，专用于某一特定的应用领域。这些移动设备绝大多数都是通过机械与电气控制系结合而成的。其中有些设备的移动精准独可以控制在一个微米之内，但是这种设备的造价普遍偏高，同时这些设备为了实现三向移动则需要占据较大的空间并且不利于搬运。另一类的设备造价相对较低但是其控制的移动方向不是很精准误差较大。
1.2三向移动机构的应用领域与机械结构
1.2.1三向移动结构的应用领域
1）三轴数控机床的对高精度零件生产制造
现代的工业生产越来越需要一体化的加工制造方式，这样大大的减少生产制造的烦复性，只需要一次操作就可以达到原来多次加工的效果，这样就需要原本只能实现单一方向运动的机床实现多方向运动，一般来说机床都是进行三向运动，并且为了便于加工制造会则会实现一个相对与加工件的三向移动。
2）龙门式吊床对集装箱等其他货物的搬运
随着现代社会的发展，国际化的商业形势已经成了主流商业形式，这种商业模式大大加快了全球的货物流通，货物越来越多人里搬运已经不能够满足货物流通的规模和速度。因此具有三向移动功能的龙门式吊装设备应运而生。大型的龙门吊床可以用于码头集装箱的搬运，而小型龙门吊床则可以用于工厂生产中较重货物的运搬
1.2.2三向移动机构的机械结构
1）平台式三向移动机构
移动平台式的三向移动机构，多数用丝杆和导轨为主导并配以轴承和光栅尺进行组合装配达到精确运动，但是大多数的移动平台式的机械设备其平台的运动主要是XY方向并不能 将平台进行Z方向的移动而是通过相对于平台的运动方式达成三向移动的形式。其Z方向运动的机械结构也是通过导轨和丝杆组合而进行运动。总体来讲平太式的三向移动结构都是由丝杆导轨组合而成，并且多用于加工机械零件的机床上。例如龙门铣床、立式加工中心、数控铣床、线切割机床等等一系列的零件加工设备。
2）龙门式三向移动机构
龙门式移动装置工字形刚等型材，既能承重又能作为葫芦的移动轨道，减少了移动轨道的二次设计大大提高了利用效率。龙门起重机的起升机构、小车运行机构和桥架结构，与桥式起重机基本相同。由于跨度大，起重机运行机构大多采用分别驱动方式，以防止起重机产生歪斜运行而增加阻力，甚至发生事故。龙门起重机的起重小车在桥架上运行，有的起重小车就是一台臂架型起重机。桥架两侧的支腿一般都是刚性支腿；跨度超过30米时，常是一侧为刚性支腿，而另一侧通过球铰和桥架连接的柔性支腿，使门架成为静定系统，这样可以避免在外载荷作用下由于侧向推力而引起附加应力，也可补偿桥架纵向的温度变形龙门起重机的受风面积大,为防止在强风作用下滑行或翻倒，装有测风仪和与运行机构联锁的起重机夹轨器。桥架可以是两端无悬臂的；也可以是一端有悬臂或两端都有悬臂的，以扩大作业范围。半龙门起重机桥架一端有支腿，另一端无支腿，直接在高台架上运行。
1.2.3不同三向移动设备的优缺点
1）平台式三向移动设备
优点：支撑平台式的三向移动设备其三向的移动的机构上基本上都使用使用丝杆和导轨的机构组合并配以光栅尺精准定位与伺服电机进行驱动将丝杆的旋转运动转换为平台的直线运动。从而使得平台进行XYZ的各种运动。丝杆具有良好的自锁功能可以防止平台运动到固定位置后产生偏移。因为多数伺服电机控制丝杆转动的三向移动平台使用光栅尺进行良精准的定位功能使得平台的移动能够达到所需到达的位置。并且丝杆的行程与其他的机械接构的行程相比行程较长。
缺点：支撑式平台的第三向移动Z都是相对于支撑平台运动的,并且因为是相对于平台的运动所以第三向的运动行程有限。即使有些存在第三向移动是与支撑平台一起运动的但是这样就需要将整个平台托起这就导致了第三向移动的负载力变得很大加了机构磨损并且降低了机构的使用寿命。
2）龙门式三向移动设备
优点：龙门式三向移动机构具有了良好的机械结构使用工字型钢横梁与支撑架可以实现较重的物体的三向移动并且它的三向移动都是在绝对运动的不存在于相对的运动。
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