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微纳米三坐标测量机的机架设计及不确定度分析

刘庆冬  
【摘要】: 随着纳米测试技术的发展,对三坐标测量机性能及精度不断提出新的、更高的要求,人们通过对传统三坐标测量机多方面改进,使得三坐标测量机的性能逐步提高,但要实现纳米级精度测量,还有很多问题亟待解决。其中纳米三坐标测量机的主体结构对精度及性能的影响引起广泛重视,因此对主体结构进行优化设计,减小测量机结构的力变形、热变形,提高测量机的稳定性,成为纳米三坐标测量机研究的重要组成部分。 本文首先通过分析三坐标测量机几种传统结构的力变形,在此基础上,应用ANSYS对纳米三坐标测量机的主体结构进行优化设计,提出了一种新型拱形亭式纳米三坐标测量机的机架结构。通过对结构的变形分析和模态分析,结果表明,该新型结构对提高测量机的性能和精度具有显著的优越性。同时分析了该结构测量机的误差源,对其精度进行了设计。 设计了悬臂式微纳米三坐标测量机的主体结构,给出了各部分结构的具体数值和装配方式,并加工出实物机台。同时主体结构进行了自重分析和模态分析,获取了该结构的一些具体参数,对结构的特性有了进一步的了解。同时对项目中悬臂式测量机的误差源进行了分析,就其精度进行了分配。 通过设计不同结构,并对相应的精度进行分析设计,进一步对各种结构的优缺点有了深入的了解,为以后此类课题的研究提供了新的方向。


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