XY數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)說(shuō)明書

.z...-.-可修-."數(shù)控機(jī)床"課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：*-Y數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械自動(dòng)化班級(jí)：機(jī)自Y126學(xué)號(hào)：3 姓名：王舒恒指導(dǎo)教師：冰-.z...-.-可修-.摘要當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速開展，微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的開展起到了極大的推動(dòng)作用。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)根本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)局部、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試局部、控制及信息處理局部。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合穿插的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的C系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向開展。關(guān)鍵字：機(jī)電一體化組成要素滾珠絲杠滾動(dòng)導(dǎo)軌步進(jìn)電機(jī)AbstractNowtheworldelectronictechnologyrapidlye*pand,themicroprocessor,themicroputerobtainthewidespreadapplicationinvariousareaoftechnology,tovariousdomainstechnologydevelopmentenormouspromotioneffect.Aperfectintegrationofmachinerysystem,shouldcontainthefollowingseveralbaseelements:Basicmachine,powerandactuationpart,implementingagency,sensingmeasurementponent,controlandinformationprocessingpart.Theintegrationofmachineryisthesystemtechnology,theputerandtheinformationprocessingandmanagementtechnology,theautomaticcontroltechnology,thee*aminationsensingtechnology,theservodrivetechnologyandthemechanicalskillandsoonmulti-disciplinaryareaoftechnologysynthesisoverlappingtechnology-intensivesystemsengineering.Newgeneration'sCsystemthiskindofmodelintegrationofmachineryproducttowardthehighperformance,theintellectualization,thesystematizationaswellasthefeatherweight,themicrominiaturizeddirectiondevelops.

keywords:Integrationofmachineryfoundationbasicponentelementscharacteristictrendofdevelopment.目錄前言………………1設(shè)計(jì)主要步驟…………………2確定設(shè)計(jì)總體方案…………2機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇……………………2方案的比擬及確定……………………2機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型………………3導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算……………3計(jì)算切削力………………4滾珠絲桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及效驗(yàn)………5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)計(jì)算及電機(jī)選用……10滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………17其余附件的選擇…………18致………………21參考文獻(xiàn)……………………21第一章前言當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備開展的趨勢(shì)及我國(guó)數(shù)控裝備技術(shù)開展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀在我國(guó)對(duì)外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下,開展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國(guó)制造業(yè)信息化水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性,并從戰(zhàn)略和策略兩個(gè)層面提出了開展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度,數(shù)控技術(shù)及裝備是開展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最根本的裝備,又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)展控制的技術(shù),而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品,其技術(shù)圍覆蓋很多領(lǐng)域。"數(shù)控機(jī)床"課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的時(shí)間性教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生綜合的運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)展的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，主要目的：一、通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生全面地、系統(tǒng)地了解和掌握數(shù)控機(jī)床的根本組成及其想關(guān)知識(shí)，學(xué)習(xí)總體的方案擬定、分析與比擬的方法。二、通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握幾種典型傳動(dòng)元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算及選用的方式。三、通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握常用伺服電機(jī)的工作原理、計(jì)算控制方法與控制驅(qū)動(dòng)方式。四、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)并樹立"系統(tǒng)設(shè)計(jì)〞的思想。五、鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫科技論文的能力。第二章設(shè)計(jì)主要步驟第一節(jié)確定設(shè)計(jì)總方案一、機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇方案一：〔一〕、絲杠螺母副的選擇，選用滾珠絲杠循環(huán)方式?！捕?、導(dǎo)軌副的選用，選用直線滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。〔三〕、伺服電動(dòng)機(jī)的選用，選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。方案二：〔一〕、絲杠螺母副的選擇，選用滾珠絲杠外循環(huán)方式?！捕?、導(dǎo)軌副的選用，選用直線滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。〔三〕、伺服電動(dòng)機(jī)的選用，選用交流伺服電動(dòng)機(jī)。方案三：〔一〕、絲杠螺母副的選擇，滑動(dòng)絲杠副?！捕场?dǎo)軌副的選用，選用圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌?！踩?、伺服電動(dòng)機(jī)的選用，選用直流伺服電動(dòng)機(jī)。二、方案的比擬及確定〔一〕、螺母副的選擇伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，要滿足0.005mm的脈沖當(dāng)量和±0.02mm的定位精度，滑動(dòng)絲杠副無(wú)能為力，只有選用滾珠絲杠副才能到達(dá)。這樣能到達(dá)較高的精度要求，而且其摩擦力小，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)，靈敏度高，低俗無(wú)爬行，軸向剛度高，反向定位精度高，磨損小，壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)具有可逆性，不能自鎖，同步性能好，有專業(yè)廠生產(chǎn)，選用配套方便。同時(shí)選用循環(huán)的形式，這樣滾珠的回路短，滾珠的數(shù)目少，流暢性好，摩擦力小，傳動(dòng)效率高，且徑向尺寸緊湊，軸向精度高，但此種循環(huán)不能用于多頭螺紋傳動(dòng)，回珠器槽復(fù)雜。由于定位精度不高，應(yīng)選用墊片調(diào)隙式調(diào)隙方式，這種調(diào)隙方式構(gòu)造簡(jiǎn)單，剛性好，裝卸方便。由于工作臺(tái)最快移動(dòng)速度，所以轉(zhuǎn)速不高，故可以采用一般的安裝方法，即一端固定，一端游動(dòng)的軸承配置方式?！捕场?dǎo)軌副的選用要設(shè)計(jì)的*-Y工作臺(tái)是用來(lái)配套輕型的立式數(shù)控銑床，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、構(gòu)造緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。、伺服電動(dòng)機(jī)的選用定位精度未到達(dá)微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有3000mm/min。因此，本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，如交流伺服電動(dòng)機(jī)或直流伺服電動(dòng)機(jī)等，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以降低本錢，提高性/價(jià)比。根據(jù)以上比擬，方案一比擬適宜，所以選擇方案一。第二節(jié)機(jī)動(dòng)傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型一、導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估計(jì)根據(jù)給定的有效行程,估算*向和Y向工作臺(tái)承載重量W*和WY。*Y工作臺(tái)如下圖:*-Y數(shù)控工作臺(tái)外形按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來(lái)進(jìn)展估算，包括工件、夾具、工作平臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲桿副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為800N。二、計(jì)算切削力根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，加工材料為碳素鋼或有色金屬及如下參數(shù)：立銑刀最大直徑d=15mm立銑刀齒數(shù)z=3最大切削寬度=15mm最大背吃刀量=8mm設(shè)零件的加工方式為立式加工，采用硬質(zhì)合金銑刀，工件材料為碳素鋼，由查是"簡(jiǎn)明切削手冊(cè)"表3-1式選用硬質(zhì)合金銑刀由表3-17表3-27查的最大切削參數(shù)如下：每齒進(jìn)給量銑刀轉(zhuǎn)速n=1875r/min查表3-28的立銑刀的切削時(shí)的切削力計(jì)算公式為：代如上式得：采用立銑刀進(jìn)展圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值可由查得，各銑削力之間的比值圍如下：=(1.0~1.2)取1.1/=(0.2~0.3)取0.25/=〔0.35~0.4〕取0.38考慮逆銑時(shí)的情況，因?yàn)槟驺姷那闆r的受力最大的情況，為了平安考慮這種最危險(xiǎn)的工況。由此可估算三個(gè)方向的銑削力分別為：〔與絲杠軸線平行〕〔與工作臺(tái)面垂直〕〔與絲杠軸線垂直〕考慮立銑，則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力，受到水平方向的銑削力分別為和，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，徑向銑削力為。三、滾珠絲杠傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及效驗(yàn)〔一〕、最大工作載荷的計(jì)算移動(dòng)部件總重量G=800N，按滾動(dòng)導(dǎo)軌計(jì)算，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)查"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田：化工，2005.〕中P170可知u=0.0025—0.005,現(xiàn)取u=0.005，求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：=1282.6+0.005×(291.5+443.08+800)=1291N〔二〕、最大計(jì)算動(dòng)載荷確實(shí)定設(shè)工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度v=400mm/min，初選絲杠導(dǎo)程P=6mm,則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速=v/P=100/3r/min。預(yù)計(jì)滾珠絲杠的工作5年,每年算300天，每天工作8小時(shí)，由此得使用壽命為：根據(jù)"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田：化工，2005.〕中P100，公式5—4得：其中T——使用壽命12000hN——循環(huán)次數(shù)——滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速80r/min求得：〔〕查"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田：化工，2005.〕中P99，表5-1、5-2得，受中等沖擊載荷取值圍，現(xiàn)取，滾道硬度為60HRC時(shí)，硬度影響系數(shù)取值，由"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田：化工，2005.〕中P99，式5-3代入數(shù)據(jù)得：(三)、規(guī)格型號(hào)的初選根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查網(wǎng)上生產(chǎn)該型號(hào)的生產(chǎn)廠家的資料，選擇市南海區(qū)中森精細(xì)機(jī)械DFU02506-4型滾珠絲杠副，為循環(huán)固定反向器雙螺母墊片預(yù)緊式滾珠絲杠副，其公稱直徑為25mm，導(dǎo)程為6mm，循環(huán)滾珠為3圈×2系列，精度等級(jí)取5級(jí)，螺母安裝尺寸L=105mm，額定動(dòng)載荷為11921N，大于最大計(jì)算動(dòng)載荷=4841N，滿足要求。滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)〔單位mm〕名稱符號(hào)計(jì)算公式和結(jié)果絲杠滾道公稱直徑25螺距P6鋼球直徑3.969偏心距絲桿絲杠外徑24.6絲杠底徑22.7螺桿接觸直徑絲杠螺母螺母螺紋外徑螺母徑〔循環(huán)〕表一〔四〕、傳動(dòng)效率的計(jì)算將公稱直徑d0=25mm,導(dǎo)程P=6mm,代入λ=arctan[P/(d0)]，得絲杠螺旋升角λ=10°62′。將摩擦角ψ=10′，代入η=tanλ/tan(λ+ψ),得傳動(dòng)效率η=98.4%。〔五〕、剛度的驗(yàn)算*-Y工作臺(tái)上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用"一端固定—-一端游動(dòng)〞的軸承配置形式?？芍@種安裝適用于較高精度、輕等載荷的絲杠，一端采用深溝球軸承，一端采用一對(duì)背對(duì)背角接觸球軸承,這樣能承受集中力偶。絲杠螺母的剛度的驗(yàn)算可以用接觸量來(lái)校核。a、滾珠絲杠滾道間的接觸變形量δ，查"機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)"〔洪.：科學(xué)技術(shù)，1999〕中相關(guān)公式，根據(jù)公式，求得單圈滾珠數(shù)Z=20；該型號(hào)絲杠為雙螺母，滾珠的圈數(shù)列數(shù)為14，代入公式Z圈數(shù)列數(shù)，得滾珠總數(shù)量=80。絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力/3=431N。查"機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)"〔洪.：科學(xué)技術(shù)，1999〕中相關(guān)公式，得，滾珠與螺紋滾道間接觸變形式中Pa==。因?yàn)榻z杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可以減少一半，取=0.000307mm。b、絲杠在工作載荷作用下的抗拉壓變形絲杠采用的是一端采用深溝球軸承，一端采用一對(duì)背對(duì)背角接觸球軸承的配置形式，軸承的中心距a=450mm,鋼的彈性模量E=2.110MPa,由表一中可知，滾珠直徑=3.969mm,絲杠底徑=22.7mm，則絲杠的截面積S==415.48,由"機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書"〔志強(qiáng).:機(jī)械工業(yè)出版〕中，式3-35其中，最大工作載荷=1291N中心距a=450mm彈性模量E=2.110MPa截面積S==415.48代入以上數(shù)據(jù)，得=0.0067mm則0.0007+0.0172=0.0179mm=7.007本例中，絲杠的有效行程取300mm，由"機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)"〔洪.：科學(xué)技術(shù)，1999〕中知，5級(jí)精度滾珠絲杠有效行程315mm時(shí)，行程偏差允許到達(dá)23，可見絲杠剛度足夠?！擦场⒎€(wěn)定性的驗(yàn)算根據(jù)"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田：化工，2005.〕中P100取支承系數(shù)=2；絲桿公稱直徑絲桿最大受壓長(zhǎng)度代入公式，得P=210900N大于=4841N，故不會(huì)失穩(wěn)，滿足使用要求。〔七〕、臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算對(duì)于絲杠有可能發(fā)生共振，需驗(yàn)算其臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速，由"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田：化工，2005.〕中P100式5-10得：其中20-1.2×3.175=23.7mm為臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度為絲杠支承方式系數(shù)=3.927〔一端固定，一端游動(dòng)〕代入數(shù)據(jù)得：nc=7551r/min臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于絲杠所需轉(zhuǎn)速，故不會(huì)發(fā)生共振?！舶恕?、滾珠絲杠的選型及安裝連接尺寸確實(shí)定由以上驗(yàn)算可知，選用DFU02506型的絲杠，完全符合滿足所需要求，故確定選用該型號(hào)。由表一可知絲杠所需的安裝連接尺寸。四、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)計(jì)算機(jī)電動(dòng)機(jī)的選擇〔一〕、傳動(dòng)計(jì)算傳動(dòng)計(jì)算根據(jù)加工精度確定脈沖當(dāng)量、選擇步距角、傳動(dòng)比。因?yàn)樵撱姶驳募庸ぞ葹椤?.02mm，脈沖當(dāng)量為0.02mm/Hz，考慮到最初決定不用減速箱取減速比i=1算的電機(jī)步距角：α=360iδ/Pb=1.2由于傳動(dòng)比為1，則不需要選用減速箱，采用電動(dòng)機(jī)軸與絲杠通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接的方式?！捕?、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型a、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J主要包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、滾珠絲杠上一級(jí)移動(dòng)部件等折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。ⅰ、滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J由"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田：化工，2005.〕中P123式5-28得：式中D為絲杠公稱直徑D=25mmL為絲杠長(zhǎng)度=有效行程+螺母長(zhǎng)度+設(shè)計(jì)余量+兩端支撐長(zhǎng)度〔軸承寬度+鎖緊螺母寬度+裕量〕+動(dòng)力輸入連接長(zhǎng)度〔如果使用聯(lián)軸器則大致是聯(lián)軸器長(zhǎng)度的一半+裕量〕。=300+80+20+140+40=530代入數(shù)據(jù)，得：J=0.77×25×530×10=1.59×10kg.㎡ⅱ、滾珠絲杠上一級(jí)移動(dòng)部件等折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田：化工，2005.〕中式5-31得：其中M為工作臺(tái)的〔包括工件〕的質(zhì)量M==81.6kg S為絲杠螺距S=5mm代入數(shù)據(jù)，得：ⅲ、初選天創(chuàng)電子技術(shù)的TEC3913型混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可知其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所以=1.59×10+2.98×10+3.48×10=8.05×10N·m驗(yàn)算慣量匹配，電動(dòng)機(jī)軸向慣量比值應(yīng)控制在一定的圍，既不應(yīng)太大也不應(yīng)太小，即伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性取決于負(fù)載特性。為使該系統(tǒng)慣量到達(dá)較合理的配合，一般比值控制在1/4——1之間，eq\f(J3,Jd)==0.73eq/(J3,Jd)由此可見:,符合慣量匹配要求?！踩场⒉竭M(jìn)電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩M的計(jì)算a、承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在不同工況下是不同的，考慮最大切削負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)所需力矩，由"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田：化工，2005.〕中P122式5-27得：其中其中:為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總慣量==8.05×10T系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)，由任務(wù)書知為T=0.4S切削時(shí)的轉(zhuǎn)速為1875r/min得：Mat=其中：為導(dǎo)軌摩擦力S為絲杠螺距S=5mmi為齒輪降速比，已計(jì)算出為1η為傳動(dòng)鏈總效率，η=0.7—0.8，取0.8代入數(shù)據(jù)得：N·m其中：為最大軸向預(yù)緊力，F(xiàn)ama*=Fz=431N為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的效率，=0.98≥0.9其余數(shù)據(jù)同上代入數(shù)據(jù)得：N·m其中：進(jìn)給方向的最大切削，其余參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)得：N·m由此都得到等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩N·m b、快速空載時(shí)電動(dòng)機(jī)所需力矩M由"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田：化工，2005.〕中P132式5-24得：加速力矩:其中：，其余參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)得：N·m力矩摩擦:其中：u為導(dǎo)軌副的摩擦因數(shù)，滾動(dòng)導(dǎo)軌取u=0.005，其余參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)得：N·m附加摩擦力矩：其余參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)得：N·m所以可知快速空載時(shí)電機(jī)所需力矩：=0.1259N·m比擬和，取其較大者，就是最大等效負(fù)載，即：==1.68N.M〔四、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的初選考慮到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源受電網(wǎng)的影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，其輸入轉(zhuǎn)矩也會(huì)下降，可能會(huì)造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)，因此按最大等效負(fù)載M考慮一定的平安系數(shù)λ，取λ=3，則步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：N·m由所選的電機(jī)型號(hào)參數(shù)可知，最大轉(zhuǎn)矩N·m，可知滿足要求?！参濉场⒉竭M(jìn)電機(jī)性能校核a、最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書給定工作臺(tái)最快工進(jìn)速度=400mm/min，脈沖當(dāng)量/脈沖，求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率。從TEC3913型混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)出賣商家信息可知在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩6N·m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩=1.44N·m，滿足要求。 b、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=3000mm/min，求出其對(duì)應(yīng)運(yùn)行頻fma*=[3000/(60×0.01)]=2500Hz。由TEC3913型混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)出賣商家信息可知在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩=5N·m，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩=0.093N·m，滿足要求。c、最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核與快速空載移動(dòng)速度=3000mm/min對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率為。由TEC3913型混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)出賣商家信息可知在此頻率下的空載運(yùn)行頻率可達(dá)15000，可見沒(méi)有超出上限?！擦?、起動(dòng)頻率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的空載起動(dòng)頻率。由式可知步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克制慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率為：說(shuō)明：要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)，起動(dòng)頻率選得更低，通常只有。綜上所述，本次設(shè)計(jì)中工作臺(tái)的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)選用TEC3913型混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，完全滿足設(shè)計(jì)要求?！财摺?、確定選型的步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)五、導(dǎo)軌副的設(shè)計(jì)計(jì)算〔一〕、最大工作載荷的計(jì)算工作載荷是影響導(dǎo)軌副壽命的重要因素，對(duì)于水平布置的十字工作臺(tái)多采用雙導(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)滑塊承當(dāng)，則單滑塊所承受的最大垂直方向載荷為：其中，移動(dòng)部件重量G=800N,外加載荷外加載荷得最大工作載荷(二)、小時(shí)額定壽命計(jì)算預(yù)計(jì)工作臺(tái)的工作壽命為5年，一年365天，取工作時(shí)間為300天，每天工作8小時(shí)，因此得到小時(shí)額定工作壽命〔三〕、距離額定壽命計(jì)算由公式由公式，從而得到式中：為小時(shí)額定工作壽命。n為移動(dòng)件每分鐘往復(fù)次數(shù)〔4—6〕取5S為移動(dòng)件行程長(zhǎng)度，由加工圍為250mm×250mm取300mm代入數(shù)據(jù)，得：L=2160km〔四〕、額定動(dòng)載荷計(jì)算由"數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)"〔文懷興、夏田