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文檔簡介
買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘 要 科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對 機(jī)械產(chǎn)品 的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越 高要 求。 機(jī)械加工 工藝過程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的最主要的措施之一。它不僅提高產(chǎn)品的質(zhì)量、提高 生產(chǎn)效率 、降低 生產(chǎn)成本 、還能夠大大改善工人的勞動(dòng)條件。大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)廣泛采用 自動(dòng)機(jī)床 、 組合機(jī)床 和專用機(jī)床以及專用自動(dòng)生產(chǎn)線,實(shí)行多刀、多工位同時(shí)加工,以達(dá)到高效率和高自動(dòng)化。但這些都屬 于剛 性自動(dòng)化,在面對小批量生產(chǎn)時(shí)并不是適用,因?yàn)樾∨可a(chǎn)需要經(jīng)常變化產(chǎn)品的種類,這就要求生產(chǎn)線具有柔性。而從某種程度上說,數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)正是很大的滿足了這一要求。數(shù)控銑床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機(jī)床本體四部分組成。數(shù)控裝置的作用是把控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機(jī)床本體四部分組成。也就是通過計(jì)算機(jī)控制銑削。數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)檢測技術(shù)和精密機(jī)械等高新技術(shù),因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。數(shù)控機(jī)床替代普通機(jī)床,從而使得制 造業(yè)發(fā)生了根本性的變化,并帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益??梢灶A(yù)見,高級(jí)自動(dòng)化技術(shù)將進(jìn)一步證明數(shù)控機(jī)床的價(jià)值,并且正在更為廣闊的開拓著數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞 : 自動(dòng)機(jī)床,經(jīng)濟(jì)型銑床, 步進(jìn)電機(jī),滾珠絲杠副,數(shù)控機(jī)床 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 he of of of of of to It of of of in to of in of it is is to of a to a NC is a of of NC of to NC of It is is of It it is in of to It is NC up a ey 文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目 錄 1 緒論 . 1 題目的及其意義 . 1 獻(xiàn)綜述 . 1 計(jì)任務(wù) . 2 2 總體方案的確定 . 4 械傳動(dòng)部件的選擇 . 4 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 4 3 機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 . 5 軌上移動(dòng)部件的重量估算 . 5 削力的計(jì)算 . 5 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 . 5 珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 . 6 步帶的計(jì)算與選型 . 11 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 . 13 軸部件的計(jì)算與選型 . 16 4 機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件的選型與校核 . 23 連接的選型與校核 . 23 軸器的選型與校核 . 23 承的分類及選用 . 25 的分類及選用 . 28 5 微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 29 機(jī)控制系統(tǒng)組成及特點(diǎn) . 29 機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)備介紹 . 29 參考文獻(xiàn) . 33 致 謝 . 34 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 緒論 題目的及其意義 本課題來源于基本的工程實(shí)際應(yīng)用,數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化產(chǎn)品中應(yīng)用教廣泛的一個(gè)方向,數(shù)控銑床是數(shù)控機(jī)床中使用最多的機(jī)床之一,隨著中國工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn),數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用會(huì)更加的普及,考慮到數(shù)控機(jī)床的構(gòu)造相對復(fù)雜,因此以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床為入口,對該設(shè)備進(jìn)行研究。 數(shù)控銑床 ,是典型的機(jī)電一體化的結(jié)構(gòu)之一 ,它采用開環(huán)控制 ,用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) ,微機(jī)控制 ,并有相應(yīng)的檢測裝備,作為機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生而言 ,通過該課題的畢業(yè)設(shè)計(jì) ,能夠?qū)⑸险n 所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)、控制技術(shù)、檢測技術(shù)技術(shù)等課程所學(xué)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來,并最終達(dá)到模擬工程實(shí)際設(shè)計(jì)的目的,使學(xué)生初步掌握工程設(shè)計(jì)基本方法,達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱的要求。 科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對 機(jī)械產(chǎn)品 的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越 高要 求。 機(jī)械加工工藝過程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的最主要的措施之一。它不僅提高產(chǎn)品的質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率 、降低 生產(chǎn)成本 、還能夠大大改善工人的勞動(dòng)條件。 大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)廣泛采用 自動(dòng)機(jī)床 、 組合機(jī)床 和專用機(jī)床以及專用自動(dòng)生產(chǎn)線,實(shí)行多刀、多工位同時(shí)加工 ,以達(dá)到高效率和高自動(dòng)化。但這些都屬 于剛 性自動(dòng)化,在面對小批量生產(chǎn)時(shí)并不是適用,因?yàn)樾∨可a(chǎn)需要經(jīng)常變化產(chǎn)品的種類,這就要求生產(chǎn)線具有柔性。而從某種程度上說,數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)正是很大的滿足了這一要求。 數(shù)控銑床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機(jī)床本體四部分組成。數(shù)控裝置的作用是把控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機(jī)床本體四部分組成。也就是通過計(jì)算機(jī)控制銑削。數(shù) 控技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)檢測技術(shù)和精密機(jī)械等高新技術(shù),因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。數(shù)控機(jī)床替代普通機(jī)床,從而使得制造業(yè)發(fā)生了根本性的變化,并帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 可以預(yù)見,高級(jí)自動(dòng)化技術(shù)將進(jìn)一步證明數(shù)控機(jī)床的價(jià)值,并且正在更為廣闊的開拓著數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域。 獻(xiàn)綜述 國外數(shù)控銑床的生產(chǎn)廠家主要集中在德國、美國和日本。從機(jī)械結(jié)構(gòu)上看,其發(fā)展經(jīng)歷了十字架型(輕型)、門型(小型)、龍門型(大型) 3 個(gè)階段,相應(yīng)的型號(hào)種類繁買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 多。能夠代表數(shù)控銑床技術(shù)最高水平的廠家主要 集中在德國,目前,國外已有廠家在龍門式切割機(jī)上安裝一個(gè)專用切割機(jī)械手,開發(fā)出五軸控制系統(tǒng)的龍門式專用切割工具,該系統(tǒng)可以在空間切割出各種軌跡,利用特殊的跟蹤探頭,在切割過程中控制切割運(yùn)行軌跡。相比之下,國內(nèi)雖然十字架型、門型、龍門型都有所生產(chǎn),但廣度不夠,生產(chǎn)廠家產(chǎn)品型號(hào)較為單一,尚無龍門式專用型材切割機(jī)產(chǎn)品。 從 20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來,數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn):加工柔性好,加工精度高,生產(chǎn)率高,減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件,有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的 提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品,適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求 100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。 進(jìn)入 21 世紀(jì),我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌,進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī),也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力,加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī) 床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步,數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大,并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。本文簡要分析了數(shù)控機(jī)床高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢,并提出了我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展中存在的一些問題。 我國工廠的板材下料中應(yīng)用最為普遍的是數(shù)控銑床和等離子切割,所用的設(shè)備包括手工下料、仿形機(jī)下料、半自動(dòng)切割機(jī)下料及數(shù)控切割機(jī)下料等。與其他切割方式比較而言,手工下料隨意性大、靈活方便,并且不需要專用配套下料 設(shè)備。但手工切割下料的缺點(diǎn)也是顯而易見的,其割縫質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費(fèi)大、后道加工工序的工作量大,同時(shí)勞動(dòng)條件惡劣。用仿形機(jī)下料,雖可大大提高下料工件的質(zhì)量,但必須預(yù)先加工與工件相適應(yīng)的靠模,不適于單件、小批量和大工件下料。半自動(dòng)切割機(jī)雖然降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,但其功能簡單,只適合一種形狀的切割。上述 3 種切割方式,相對于數(shù)控切割來說由于設(shè)備成本較低、操作簡單,所以在我國的中小企業(yè)甚至在一些大型企業(yè)中仍在廣泛使用。 計(jì)任務(wù) 本課題設(shè)計(jì)是一種簡易型的數(shù)控銑床,該設(shè)備采用開環(huán)控制,由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),主買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 軸 的轉(zhuǎn)速范圍為 35 4500 轉(zhuǎn) /軸最大切削功率為 4X、 Y 軸方向的脈沖當(dāng)量為 沖, X 軸的行程為 500Y 軸行程為 400X 軸的最快移動(dòng)速度為2000mm/ 軸的最快移動(dòng)速度為 1500mm/、 Y 軸的最大切削阻力均為 2000N,工作臺(tái)尺寸為長 350、寬 280,高 40。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 總體方案的確定 械傳動(dòng)部件的選擇 軌副的選用 要設(shè)計(jì)的 作臺(tái)是用來配套輕型的立式數(shù)控銑床的,需要承受的載荷不大,但脈沖當(dāng)量小,定位精度高,因此,決定選 用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副,它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。 杠螺母副的選用 伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng),需要滿足 脈沖當(dāng)量,滑動(dòng)絲杠副為能為力,只有選用滾珠絲杠副才能達(dá)到。滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用 任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 位精度也未達(dá)到微米級(jí),空載最快移動(dòng)速度也只有因此 2000mm/本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的私服電動(dòng)機(jī),因此可以選用混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。以降低成本,提高性價(jià)比。 測裝置的選用 采用開環(huán)控制 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1)設(shè)計(jì)的 作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控車床上,其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位,兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能,所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。 2)對于步進(jìn)電動(dòng)機(jī),選用 位單片機(jī) 夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。 3)要設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的控制系統(tǒng),在選擇 后,還要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器,鍵盤與顯示電路, I/O 接口電路, D/A 轉(zhuǎn)換電路,串行接口電路等。 4)選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源,與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 軌上移動(dòng)部件的重量估算 按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌座等 ,估計(jì)重量約為 800N. 削力的計(jì)算 設(shè)零件的加工方式為立式銑削,采用硬質(zhì)合金立銑刀,工件的材料為碳鋼。則由表3得立銑時(shí)的銑削力計(jì)算公式為: 課題已知數(shù)據(jù)可知 000 采用立銑刀進(jìn) 行圓柱銑削時(shí),各銑削力之間的比值可由表 3得,結(jié)合圖 3慮逆銑時(shí)的情況,可估算三個(gè)方向的銑削力分別為: f 圖 3臥銑情況,現(xiàn)考慮立銑,則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力 60,受到水平方向的銑削力。今將水 平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向,則縱向銑削力 200,徑向銑削力為 00。 1 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 動(dòng)導(dǎo)軌副承受工作載荷工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的 作臺(tái)為水平布置,采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式??紤]最不利的情況,即 垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān),則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為: 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 m ( 3 其中,移動(dòng)部件重量 800N,外加載荷 60,代入式,得最大工作載荷 0m a x 查表 3據(jù)工作載荷 a x ,初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為 列的 ,其額定動(dòng)載荷 20320 ,額定靜載荷 20320 。 任務(wù)書規(guī)定工作臺(tái)面尺寸為 80350 ,加工范圍 00500 ,考慮工作行程應(yīng)留有一定余量,查表 3標(biāo)準(zhǔn)系列,選取導(dǎo)軌的長度為 940 離額定壽命 L 的計(jì)算 上述所取的 列 列導(dǎo)軌副的滾道硬度為 60作溫度不超過 Cf 6 7 1 8503m a x ,每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊,精度為 4 級(jí),工作速度較低,載荷不大。查表 3 3別取硬度系數(shù) 度系數(shù) 觸系數(shù) 度系數(shù) 荷系數(shù) 入式( 3得距離壽命: Cf 247503m a x ( 3 遠(yuǎn)大于期望值 50距離額定壽命滿足要求。 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 1 大工作載荷 計(jì)算 如前頁所述,在立銑時(shí),工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷(與絲杠軸線平行) 200,受到橫向載荷(與絲杠軸線垂直) 00,受到垂直方向的載荷(與工作臺(tái)面垂直)60 . 已知移動(dòng)部件總重量 G=800N,按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算,查表 3顛覆力矩影響系數(shù) K=動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù) =得滾珠絲杠副的最大工作載荷: ( 3 大動(dòng)工作載荷 計(jì)算 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 設(shè)工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度 v=300mm/選絲杠導(dǎo)程此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速 n=v/0r/ 取滾珠絲杠的使用壽命 T=15000h,代入 006,得絲杠壽命系數(shù) 4(單位為: 106r)。 查表 3載荷系數(shù) 道硬度為 60,取硬度系數(shù) 入式中,求得最大動(dòng)載荷: 1 8 63 0 ( 3 選型號(hào) 根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程,查表 3擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的 列 2005滾珠絲杠副,為雙螺母墊片預(yù)緊式,其公稱直徑為20程為 5環(huán)滾珠為 3 圈 *2 系列,精度等級(jí)取 5 級(jí),額定動(dòng)載荷為 9309N,大于 足要求。 螺母固定端 游動(dòng)端圖 3杠螺母副 動(dòng)效率 的計(jì)算 將公稱直徑 0程 入得絲杠螺旋升角 =433。將摩擦角 =10,代入 =+),得傳動(dòng)效率 = 度的驗(yàn)算 ( 1) 作臺(tái)上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用 “雙推 的方式,見書后插頁圖 6杠的兩端各采用推力角接觸球軸承,一端采用雙列推力球軸承。面對面組配,左、右支承的中心距約為 a=600的彈性模量 E=表 3滾珠直徑 杠底徑 杠 截面積 S= 2d /4= 忽略式( 3的第二項(xiàng),算得絲杠在工作載荷 用下產(chǎn)生的拉 /壓變形量m 0 2 8 0 3 0 51 ( 3 ( 2)取滾珠絲杠的使用壽命 T= 15000h(一般機(jī)電設(shè)備取 T=15000h; n 為絲杠每分鐘轉(zhuǎn)速 ),代入得絲杠壽命系數(shù) 1350(單位為: 106r)。 查表 3載荷系數(shù) 取硬度系數(shù) 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 代入公式: 3 0Q W H f f F ( 3 得最大動(dòng)載荷 ( 3)初選型號(hào) 根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷,查表 3用啟東潤澤機(jī)床附件有限公司生產(chǎn)的滾珠絲杠副,為浮動(dòng)反向器內(nèi)循環(huán)式,其公稱直徑為0d=25本導(dǎo)程為0螺母滾珠總?cè)?3 2 圈 =6 圈,精度等級(jí)取 4 級(jí),額定動(dòng)載荷為 10400N,大于滿足要求。 ( 4)傳動(dòng)效率 的計(jì)算 將公稱直徑0d=20本導(dǎo)程0入 0a r c t a n / ( ) ( 3 得絲杠螺旋升角 =9取摩擦角 =10,代入得傳動(dòng)效率 = ( 5)剛度的驗(yàn)算 1)縱向滾珠絲杠的支承,采用單推 單推的方式,采取圓錐滾子軸承面對面組配。已知左、右支承的中心距離約為 a =360的彈性模量 E = 0 ;查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 3滾珠直徑得 絲杠底徑 絲杠截面積 22 /4 ( 3 得 S=絲杠的拉伸或壓縮變形量 1 21 2 ( 3 I 為絲杠底徑的截面。 (其中 “+”號(hào)用于拉伸, “-”用于壓縮。由于轉(zhuǎn)矩 M 一般較小,式中第二項(xiàng)在計(jì)算是可酌情忽略)。所以, 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 ( 3 綜上求得絲杠在工作載荷 用下產(chǎn)生的拉 /壓變形量 1 =410 1 2)滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2 無預(yù) 緊時(shí) 3 2210 . 0 0 3 810 ( 3 有預(yù)緊時(shí) 2 3 20 . 0 0 1 3 1 0 / 1 0 Z ( 3 滾珠直徑,單位為 Z 單圈滾珠數(shù), Z 滾珠總數(shù)量, 預(yù)緊力,單位為 N。 ( 當(dāng)滾珠絲杠副有預(yù)緊力,且預(yù)緊力達(dá)到軸向工作載荷的 1/3 時(shí), 2 值減小一半左右)單圈滾珠數(shù)目 4;該型號(hào)絲杠為雙螺母,滾珠總?cè)?shù)為 3 2=6 圈,總滾珠總數(shù)量 Z =4 6=24 。滾珠絲杠預(yù)緊時(shí),取軸向預(yù)緊力 代入公式( 3 , 2 =410 因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力,且為軸向負(fù)載的三分之一,所以實(shí)際變形量可減小一半,取2 =410 3)將以上算出的 1 、 2 代入 12 ( 3 得變形總量 2 =410 由表 3成偏差和變動(dòng)量知, 4 級(jí)精度滾珠絲杠任意 31500向行程內(nèi)行程的變動(dòng)量允許 18對于跨度為 760滾珠絲杠,總的變形量 2 只有 18見絲杠剛度足夠。 ( 6)壓桿穩(wěn)定性校核 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 滾珠絲杠屬于細(xì)長桿,如果軸向負(fù)載過大 ,則可能產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷 滿足: 22 ( 3 查表 3知雙推 單推的絲杠支承系數(shù) =2,絲杠底徑 2d =桿穩(wěn)定安全系數(shù) K 取 動(dòng)螺母至軸向固定處的距離 760。代入上式,得臨界載荷 大于工作載荷 0N,故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。 綜上所述,初選的滾珠絲杠螺母副滿 足使用要求。 線移動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 ( 1)滑塊承受工作載荷 計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取 工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本設(shè)計(jì)中的 Z 軸工作 臺(tái)為豎直布置,采用雙導(dǎo)軌、兩滑塊的支承形式。考慮最不利的情況,即垂直于工作臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊全部承擔(dān),則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為: m a x m a T b( 3 其中:絲杠的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 a x,導(dǎo)軌中心間距 10 ,帶入式( 2得最大工作載荷 。查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 3據(jù)工作載荷,初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為 列的 15G 型,其額定動(dòng)載荷,額定靜載荷 a 。 根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),考慮工作行程應(yīng)留有一定余量,查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 3標(biāo)準(zhǔn)系列,選取導(dǎo)軌的長度按需要進(jìn)行截?cái)嘌b配。 ( 2)距離額定壽命 L 的計(jì)算 已知上述選取的 列 15G 型導(dǎo)軌副的滾道硬度為 工作溫度不 超過 每根導(dǎo)軌上 配有一只滑塊,精度為 4 級(jí),工作速度較低,載荷不大。查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 3表 3別取硬度系數(shù) f 、溫度系數(shù) f 、接觸系數(shù) f、精度系數(shù) f 、載荷系數(shù) f,代入式買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 ( 3導(dǎo)軌的距離額定壽命: 3H T C R aW m a f f f CL ( 3 31 . 0 1 . 0 1 . 0 0 . 9 7 . 65 0 9 1 5 6 4 3 0 9 1 . 3 k 5 0 . 0 1 7 3L 遠(yuǎn)大于 故導(dǎo)軌的距離額定壽命滿足要求。 步帶的計(jì)算與選型 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)步進(jìn)電機(jī)的的最大轉(zhuǎn)矩在 間。選電動(dòng)機(jī) 110相混合式,最大靜轉(zhuǎn)矩 距角為 該電機(jī)的詳細(xì)信息技術(shù)參數(shù)見表 4 傳動(dòng)比的確定 已知工作臺(tái)的脈 沖當(dāng)量 =沖,滾珠絲杠的的導(dǎo)程 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角 =根據(jù)式( 3算得減速比: ( ) /(3 6 0 ) =( 5) /( 360 = ( 3 主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速 1n 由 x 方向最快移動(dòng)速度可算出主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速為。預(yù)選的電機(jī)在時(shí),其脈沖頻率為 2 2 2 5 H 2 ) H 0 / ( 6 0445f m a x ( 3 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩約為 應(yīng)輸出功率為 取 829 從表 3k, 由 公 式 3 帶 的 設(shè) 計(jì) 功 率 為9 9 5 k d A 選擇帶型和節(jié)距,從表 3擇同步帶為,型號(hào)為 H 型,節(jié)距 確定小帶輪齒數(shù) 201 Z . 當(dāng)同步帶的速度,沒有超過 H 型帶的極限速度 35m/s。 大帶輪的齒數(shù) 0 7 m 12 。 初選中心距 1 9 6 m 的節(jié)線長度 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 d ()(220212210' ( 3 選取接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度 。 計(jì)算實(shí)際中心距 4 2m 42 L ( 3 帶與小帶輪的嚙合齒數(shù) 722 1 ( 3 嚙合齒數(shù)比 6 大,滿足要求。 計(jì)算基準(zhǔn)額定功率 o=(v 1000( ( 3 式中: 許用工作拉力,得 m單位長度質(zhì)量,查表 得 m=m V線速度 V= 2 1031b m/s) ( 3 定實(shí)際所需同步帶帶寬 1 /1 00()P( 3 由表 3得 0b=帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù),由表 3的再根據(jù)表 3 . 9 2 8 3 . 9 4 71 0 0 0)(2 ( 3 額定功率大于設(shè)計(jì)功率,則帶的傳動(dòng)能力已足夠,所選參數(shù)合格。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 知:滾珠絲杠的公稱直徑0d=20長 l=940程 料密度 = 102移動(dòng)部件總重力 G=800N;小齒輪齒寬 徑齒輪齒寬 直徑 ,傳動(dòng)比 i= 算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下: 22S ( 3 22Z b ( 3 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J=板折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J=齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J=kg齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J= 130動(dòng)機(jī)從表( 4查得該型號(hào)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量48kg 212( ) /e q m Z Z W J J J J i ( 3 則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 計(jì)算加在步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 快速空載和承受最大負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。 1 (1) 快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,包括三部分 ;一部分是快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩;一部分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩;還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高,可以忽略不計(jì)。則有: m 3 考慮傳動(dòng)鏈的總效率 ,計(jì)算空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上最大加速轉(zhuǎn)矩: 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 )( 212 ( 3 其中: 334r/n m 式中載最快移動(dòng)速度,任務(wù)書指定為 1500mm/ 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角,預(yù)選電動(dòng)機(jī)為 ; 脈沖當(dāng)量,本例 =沖。 設(shè)步進(jìn)電機(jī)由靜止加速至傳動(dòng)鏈總效率 。則由式( 7得: 移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí),折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為: 7 ( 3 式中 導(dǎo)軌的摩擦因素,滾動(dòng)導(dǎo)軌取 垂直方向的銑削力,空載時(shí)取 0 傳動(dòng)鏈效率,取 滾珠絲桿預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩: 0 3 0 3 N . 1 3 02 )()( ( 3 最后由式( 7得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩: T 2) 最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩部分是折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩部分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩0 0( 3 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 其中折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩: 1 0 0 02t ( 3 計(jì)算垂直方向 承受最大工作負(fù)載 60 情況下,移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩: 6 07 6 i ( 3 最后求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩: 2 . 1 1 7 N / 0 3 0 30 . 0 0 6 92 . 0 80q 2 ( 3 最后求得在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為: 1 1 7.2,m ( 3 進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜 轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源受電網(wǎng)電壓影響較大,當(dāng)輸入電壓降低時(shí),其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降,可能造成丟步,甚至堵轉(zhuǎn)。因此,根據(jù)要考慮安全系數(shù)。取 K=4, 則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足: 1 1 744m a x ( 3 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 110表 4得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩j 。可見,滿足要求。 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核 (1)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩校核 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率 1669從 110動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線圖可以看出在此頻率下,電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 28,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩m,滿足要求。 (2)最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺(tái)最快空載移動(dòng)速度500mm/出其對應(yīng)運(yùn)行頻率。由表 4得,在此頻率下,電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩8N m,大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 m,滿足要求。 買文檔就送您 紙全套, Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 (3)最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率
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