畢業(yè)設計（論文）-滾珠絲杠直線導軌滑臺機構設計

頁（共19頁)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u31313摘要 I19312Abstract II12112一數(shù)控滑臺的應用背景 4248681.1數(shù)控滑臺的應用 4188801.2數(shù)控技術的發(fā)展 54694二直線進給系統(tǒng)的方案選擇 7315572.1進給系統(tǒng)的選擇 7231842.2傳動機構的分析 72009三直線進給系統(tǒng)的設計方案 946573.1設計內(nèi)容 985733.2總體設計方案 931185四直線進給系統(tǒng)的設計計算 11272924.1伺服進給系統(tǒng)的設計計算 11178154.2電機的校核計算 1373004.3絲杠的校核計算 14205614.4線性滑軌的壽命校核 17313884.5軸承的校核 1872564.6聯(lián)軸器的選型 1916441總結 2114468致謝 2226186參考文獻 23一數(shù)控滑臺的應用背景1.1數(shù)控滑臺的應用直線滑臺的結構大多類似，主要就是固定基座，導向機構和執(zhí)行機構?；话悴捎梅酵ê附又螜C架，要求更高的，采用鑄造工藝，使用鑄鐵在制造，這樣可以提高結構的剛性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。導向機構大多使用直線導軌，價格平移，精度高。不在使用傳動的機床導軌，步進制造成本高，加工周期還長。傳動結構大概有兩種選擇，齒輪齒條傳動和滾珠絲桿傳動。兩者的精度都比較高。區(qū)別在于齒輪齒條結構可以無限延長，而滾珠絲桿結構收絲杠制造工藝和安裝結構的限制，不能做的太長，一般不超過3米。在一些立體倉庫，智能倉儲中，移動平臺的應用也很廣泛。堆垛機安裝在移動平臺上，在立體倉庫的長度方向上移動，在對應的格子間位置停下，進行上下料的操作，基本上一臺堆垛機就可以完成一整行倉庫的碼垛工作。這對企業(yè)的成本上無疑的最大的幫助。另外，一臺堆垛機對左右兩排倉庫進行作業(yè)，倉庫的空間利用率也可以極大地提高。在例如，機器人焊接車間，一臺焊接機器人通過直線滑臺的擴展，可以完成兩個或者多個焊接工位的焊接。以兩個工位為例，機器人通過移動平臺移動至左邊工位進行焊接作業(yè)，右邊工位可以進行下料、上料、裝夾等準備工作。待左邊的焊接完成后，機器人移動至右邊工位，立即進行右邊工位的焊接作業(yè)。而左邊的工位可以繼續(xù)下料、上料和裝夾的工作。如此循環(huán)往復，機器人只需進行焊接和移動，不需要等待上料和下料。這對機器人的利用率極大提高。由此看來，直線滑臺的應用主要是在自動化行業(yè)中用來提高機器人的作業(yè)空間和利用率，以達到節(jié)約成本或者降低設備空間的作用。下面圖1.2和圖1.3是焊接和智能倉儲中，移動平臺的應用。圖1.2工業(yè)機器人直線滑臺在機加工的應用圖1.3工業(yè)機器人直線滑臺在智能倉儲的應用隨著我國工業(yè)的發(fā)展，自動化的水平越來越高。越來越多的制造企業(yè)開始實行自動化生產(chǎn)。滾珠絲杠直線導軌位移滑臺是自動化設計中最為常見的一種結構。任何需要直線移動的地方都可以使用該結構。最為常見的，坐標式機械手的三個移動軸，都是使用的該結構，在一些快速移動的應用場合，滾珠絲杠直線導軌位移滑臺的作用十分明顯。1.2數(shù)控技術的發(fā)展中國在數(shù)控機床的研究上，相對西方國家，起步較為落后。我國第一臺數(shù)控機床的研究開始于1958年，它是清華大學和背景第一機床廠聯(lián)合開發(fā)研究，成功制造出來的第一臺數(shù)控銑床。同時，兩個合作機構開始了電子管數(shù)控機床的研發(fā)，并且獲得了較為明顯的成績，成功研制出第一臺機床。在此基礎上，經(jīng)過一個漫長的更新?lián)Q代和技術積累，一直到二十世紀六十年代末，我國首臺晶體管數(shù)控系統(tǒng)成功開發(fā)，并且應用在了機床的生產(chǎn)制造上。隨著后來改革開放的發(fā)展，我國開始對德國、日本等國家的先進制造技術進行引入，通過不斷的學習和經(jīng)驗總結，機床制造技術扥到進一步的提高?？傮w來看，我國數(shù)控技術的發(fā)展大致分為三個階段：1、1958年到1979年的起步階段：在剛開始的起步階段，這一時期，西方國家對我國相關技術進行封鎖，所以剛開始的起步階段，完全是靠自己的摸索，因為沒有任何的積累，所以進展緩慢，并且核心技術的研究并沒有很明顯的成效。2、1980年到1995年的發(fā)展階段：這一時期，我國處于改革開發(fā)初期，這一時期，開始大量引進國外先進技術，利用這些先進的數(shù)控技術，我國的機床制造技術得到了一個較為明顯的發(fā)展。但這一時期，主要是模仿別人的技術，自主開發(fā)的設備相當?shù)纳佟?、1996年至今：進過一個時期的發(fā)展和技術積累，我國的機床制造水平已經(jīng)有了一個明顯的進步。再次基礎上，開始了自主研發(fā)，并且取得了可喜的成績。無論是機床的制造規(guī)模和制造水平上，都取得了較大的進步。部分核心技術已經(jīng)達到世界領先水平。20世紀90年代開始，計算機技術迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的16位系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足需求，開始出現(xiàn)32位系統(tǒng)。這一突破也改變了NC機床的發(fā)展，伺服控制系統(tǒng)由直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鲾?shù)字控制模式，并且系統(tǒng)開始對用戶開放。滾珠絲杠直線導軌位移滑臺有最開始的簡單的實現(xiàn)功能性要求，滿足來回移動，中途任意位置定位的要求。到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為高速、高精度、集成模塊化的方向演變。在一些粉塵、有腐蝕或者對環(huán)境管控比較嚴格的車間，比如電池組裝生產(chǎn)線，使用的滾珠絲杠直線導軌位移滑臺要求比迷行特別好，避免模組在運動過程中產(chǎn)生的油脂或者鐵屑粉末對車間環(huán)境造成污染。再著，電池生產(chǎn)的注液環(huán)境具有一定的腐蝕性，所以要求所設計的滾珠絲杠直線導軌位移滑臺防護等級比較高，不能被電解液腐蝕而降低自身的精度。集成度越來越高表現(xiàn)在一些大的廠家，想德國的FESTO，日本的SMC以及中國的亞德客等大型滑臺生產(chǎn)廠家，對產(chǎn)品的標準化、模塊化做的已經(jīng)相當好。設計人員根據(jù)使用工況直接選擇對應的型號就可以，對滾珠絲杠直線導軌位移滑臺中涉及到的一些附屬零件，比如感應器、電機、電纜保護鏈之類的，都可以直接選擇配置。廠家直接組裝好發(fā)貨到安裝現(xiàn)場，直接就可以使用。二直線進給系統(tǒng)的方案選擇2.1進給系統(tǒng)的選擇伺服進給系統(tǒng)是直線進給系統(tǒng)中的主要部分，它主要分為三個部分：伺服驅(qū)動系統(tǒng)、機械傳動機構和執(zhí)行部件等組成。它的工作原理是通過伺服控制系統(tǒng)發(fā)出響應的動作指令，通過電機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，將典型好轉(zhuǎn)化為機械傳動系統(tǒng)的運動。驅(qū)動執(zhí)行不見來實現(xiàn)各種不同的位置動作運動。使用伺服控制的最大優(yōu)點在于：伺服控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制，在發(fā)出指令的同時，對執(zhí)行機構的位置進行監(jiān)控，直到執(zhí)行機構完成所有的指令。這事其他開環(huán)控制系統(tǒng)無法做到的。所以伺服控制系統(tǒng)的精度呼非常的高。伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)點如下：1、控制精度非常高，因為可以做到閉環(huán)控制，對執(zhí)行機構的執(zhí)行結果進行監(jiān)控。所以它的控制精度非常的高，目前技術的發(fā)展，已經(jīng)可以做到最高精度達到微米級別，未來的發(fā)展可以做到更高的精度控制。2、伺服控制系統(tǒng)的響應速度非?？?，指令發(fā)出后，系統(tǒng)可以在微秒級別內(nèi)做出執(zhí)行，基本上是同時執(zhí)行的。一般的執(zhí)行機構，在0.1s內(nèi)可以加速到額定轉(zhuǎn)速內(nèi)勻速運行。3、具有更大的調(diào)速范圍，不想傳統(tǒng)的齒輪傳動等，需要固定的傳動比，只能實現(xiàn)多個固定轉(zhuǎn)速之間切換。伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速是無級變速，并且調(diào)速范圍理論上可以從零一直增加到最大速度。實現(xiàn)任意速度的調(diào)節(jié)。4、伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩更大，這個是指同樣的體積空間下，選擇伺服控制系統(tǒng)的話，輸出轉(zhuǎn)矩可以更大。本次設計的直線滑臺主要用于工業(yè)機器人行走軸，它的精度直接影響到機器人的作業(yè)精度，并且關節(jié)機器人加上搬運物體之后的質(zhì)量比較大，需要的驅(qū)動動力比較大。所以應該優(yōu)先選擇精度較高的閉環(huán)系統(tǒng)。采用伺服電機驅(qū)動。本次設計的重點是以滾珠絲桿作為傳動機構，直線導軌作為導向機構，設計一套精密行滑臺機構，所以，這里優(yōu)先選擇精度較高的伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)。2.2傳動機構的分析滾珠絲杠螺母機構是將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線平移運動，它是一種十分常見的傳動機構，無論是標準機床還是非標設備中，使用都非常廣泛。它的主要有點如下：滾珠絲杠螺母機構是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置，是數(shù)控機床伺服進給系統(tǒng)中使用最為廣泛的傳動裝置。滾珠絲杠螺母機構具有下列特點：1、一般滾珠絲杠的傳動效率在95%以上，是所有傳動結構中效率比較高的。他是由精密制造的鋼珠和絲杠的滾道接觸，所以摩擦力非常小。相比較傳統(tǒng)的依靠螺紋副之間的摩擦傳動的矩形絲杠，傳動效率可以高出幾十倍。2、滾動摩擦系數(shù)小，所以傳動過程中的啟動轉(zhuǎn)矩可以降到很低，并且動作是非靈敏。及時在很低速度下運行，也不會出現(xiàn)爬行等現(xiàn)象。3、因為滾珠絲杠傳動的螺母通過特殊設計，可以消除正反轉(zhuǎn)切換過程中的間隙，所以軸向剛性比較高。足夠的剛性可以保證執(zhí)行機構運行的穩(wěn)定性和傳動的高精度。4、磨損小、壽命長、維護簡單使用壽命是普通滾動絲杠的4~10倍。5、傳動具有可逆性，滾珠絲杠還有一個較大的特點，不能自鎖。所以傳動具備可逆性。如果固定絲杠，螺母就是輸出零件，可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運行；翻過來，如果將螺母固定，絲杠就是輸出零件，這個時候就是將直線運動轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運動。當然，絕大多數(shù)場合，都是第一種使用情況。因為滾珠絲桿不能自鎖，所以在垂直使用的時候，必須設計相應的鎖緊裝置或者止逆機構，以免發(fā)生因自重下降。6、同步性能優(yōu)異，在一下特殊情況下，需要設計兩個或者多個滾珠絲桿進行同步傳動，選擇滾珠絲桿可以很好的保證運動的同步性。7、規(guī)格統(tǒng)一標準化，選用靈活方便。相比較齒輪齒條傳動或者鏈傳動，滾珠絲桿傳動的噪聲相對較小，傳動的穩(wěn)定性更高，使用壽命更長。對比皮帶傳動，設備的傳動效率高，維護成本較低。隨著工業(yè)自動化機器配套設施的發(fā)展，滾珠絲杠的成本已經(jīng)比較低廉，一些要求不高的場合，使用軋制滾珠絲杠，成本將更低。這也是滾珠絲杠應用如此廣泛的一個原因。另外，一些大型制造廠家，已經(jīng)對產(chǎn)品進行標準化設計，對于標準化之后的一些產(chǎn)品進行庫存，這對制造周期和采購周期提供了縮短的可能性。在一些工程周期較短的時候，選擇標準產(chǎn)品不失為一種較好的選擇。除了以上因素，滾珠絲杠傳動的體積可以變得很小，這對現(xiàn)在設計也是一個非常有利的選擇。較小的空間體積要求，可以讓設備變得小巧緊湊。所以滾珠絲杠的應用空間非常的廣闊。

三直線進給系統(tǒng)的設計方案3.1設計內(nèi)容我的畢業(yè)設計題目是滾珠絲桿直線導軌滑臺機構設計。具體內(nèi)容：工作臺是由傳動機構、導向機構、支承機構、運動執(zhí)行元件等組成的機械裝置，該裝置將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成位移和速度可控的直線運動。常見的工作臺有產(chǎn)生一維運動的線性工作臺，有產(chǎn)生平面運動的直角坐標工作臺，有產(chǎn)生空間運動的三坐標工作臺。工作臺廣泛用于各類機械加工機床，是構成各種精密位移控制設備的基本機械運動單元，是機械加工機床中的核心部件之一。根據(jù)工作臺運動執(zhí)行元件的不同，可分為直流伺服型、交流伺服型、步進電機驅(qū)動型的工作臺；根據(jù)工作臺中傳動機構的不同，可分為滾珠絲杠型工作臺、同步帶型工作臺；根據(jù)工作臺中導向機構的不同，可分為滾動軸承導向的工作臺、直線軸承導向的工作臺。本題目的主要內(nèi)容是：了解工作臺的應用背景，掌握工作臺的設計方法，設計一個采用直線導軌導向的線性工作臺，完成工作臺傳動機構、導向機構、支承機構的結構設計，完成工作臺機械總裝圖和部分零件圖的繪制。重點和難點：如何進行標準件的選型來實現(xiàn)以上參數(shù)要求是本次設計任務的重點工作，也是本次設計的難點。所選擇的直線導軌，在導向的同時還應該滿足工作臺及其載重的承重要求。本次設計擬采用電機帶動滾珠絲杠的傳動方式來實現(xiàn)工作臺的往復運動。電機功率的選擇、滾珠絲桿的選型計算等是本次設計的重點和難點。另外，如何保證工作臺的整體剛性，也是本次設計的難點。3.2總體設計方案直線滑臺的結構大多類似，主要就是固定基座，導向機構和執(zhí)行機構?；话悴捎梅酵ê附又螜C架，要求更高的，采用鑄造工藝，使用鑄鐵在制造，這樣可以提高結構的剛性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。導向機構大多使用直線導軌，價格平移，精度高。不在使用傳動的機床導軌，步進制造成本高，加工周期還長。傳動結構大概有兩種選擇，齒輪齒條傳動和滾珠絲桿傳動。兩者的精度都比較高。區(qū)別在于齒輪齒條結構可以無限延長，而滾珠絲桿結構收絲杠制造工藝和安裝結構的限制，不能做的太長，一般不超過3米。1—電機2—底座3—直線導軌4—移動板5—軸承6—滾珠絲桿7—聯(lián)軸器圖3.1滑臺機構方案簡圖如圖，滑臺機構主要通過直線導軌作為支撐導向結構，選擇滾珠絲桿來進行傳動，通過伺服電機驅(qū)動，電機與絲杠之間以聯(lián)軸器相連來傳遞扭力，以降低安裝誤差對電機與絲杠同心度的影響。底座采用HT200鑄造完成，整體性能更好，穩(wěn)定性好。滾珠絲桿的傳動精度高，可以更好的保證結構的穩(wěn)定性。伺服電機驅(qū)動，精準定位。大量采用標準件來進行設計，縮短了設計制作周期，降低了設計和制造的成本。在滾珠絲杠直線導軌位移滑臺的極限位置，還設計了軟材質(zhì)的限位防護，防止感應器限位開關失靈或者其他突發(fā)狀況下，滑座超過極限位置而發(fā)生裝機的危險。對于滾珠絲杠直線導軌位移滑臺的支撐軸承，也是采用的滾珠絲杠專用的角接觸球軸承，成對安裝，通過專用軸承較大的接觸角來提高滾珠絲杠安裝的剛性，提高系統(tǒng)的軸向負載能力。四直線進給系統(tǒng)的設計計算4.1伺服進給系統(tǒng)的設計計算1、滾珠絲桿副的設計計算（1）滾珠絲桿的導程確定在本次的在本設計中，電機和絲杠直接相連，傳動比i=1，電機最大轉(zhuǎn)速為，最大轉(zhuǎn)矩（2）確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)速：（3）確定絲桿的最大動載荷查手冊，取絲桿的額定壽命，同時取精度系數(shù)，溫度系數(shù)，硬度系數(shù)，可靠性系數(shù)，以平均轉(zhuǎn)速1000r/min計算。根據(jù)上銀滾珠絲桿的選型手冊，選擇雙螺母墊片預緊滾珠絲桿副，具體型號為CMD5010-3，絲桿的公稱直徑為32mm，導程為10mm，額定動載荷C=4381N，額定靜載荷為9753N。選擇精度分級為5級。由于本次設計中，絲桿的長度較大，所以采用一端固定、另一端游動的支承方式，固定端選用成對絲杠專用軸承組合，型號為30TAC62A，其額定動載Ca=33320N，預緊力Ft為3040N。（5）伺服電機的計算①慣量計算與加速度計算根據(jù)結構圖計算各部分折算至絲杠軸的轉(zhuǎn)動慣量，電機的轉(zhuǎn)動慣量為全部轉(zhuǎn)動慣量為Jr滿足慣量匹配原則，即（4）電機的功率計算電機功率的計算公式：P:功率，單位：kW；T:轉(zhuǎn)矩，單位：Nm；n:轉(zhuǎn)速，單位：r/min；故選擇電機功率1.5Kw。安裝方式的選擇：進給系統(tǒng)需要具有足夠的剛性要求，要想獲得較高的系統(tǒng)剛性，除了在結構上加強結構剛性，還需要選擇適合的滾珠絲杠，這樣，傳動機構才能有足夠的剛性和強度。選擇的滾珠絲杠自身的強度比較高并不能保證安裝之后的整個系統(tǒng)剛性高。因為滾珠絲杠機構是通過軸承支撐結構，安裝在系統(tǒng)中的。所以還需要考慮正確的按安裝方式。通過查閱資料，滾珠絲杠的安裝方式主要有一下四種：1、一端固定一端自由：滾珠絲杠的電機端采用旋轉(zhuǎn)軸承來固定，另一端則是自由狀態(tài)。因為有一端沒有固定、支撐，所以絲杠的軸向剛性比較差，絲杠的穩(wěn)定性等都比較低，這種支撐方式只適合用在絲杠比較短、要求比較低的場合。2、兩端游動支撐：兩端都有旋轉(zhuǎn)軸承來支撐，但軸向不做限位，為自由狀態(tài)。所以絲杠可以在軸向有一定的移動空間。這種安裝方式一般適合中低速轉(zhuǎn)動。因為有一個自由度沒有限制，所以精度不會太高。3、一端固定一端游動：絲杠的電機端采用軸承固定，對軸向和徑向分別進行限制，另一端采用軸承對軸向進行限制，徑向不約束，以此應對溫度變化對絲杠軸向長度的變化影響。這種安裝方式是最為常用的一種，兩端都需要對絲杠的徑向固定，所以對軸承座的加工精度要求比較高。兩端都得到了較好的支撐，所以系統(tǒng)的剛性會比較好，穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)速都可以比較高。4、兩端固定：兩端都采用軸承對絲杠的軸向和徑向進行限制。這種安裝方式是的絲杠具有極高的剛性，可以獲得較高的轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定性。但同時安裝的難度和加工制造的精度要求會比較高。只有在高速高精度的地方才會使用。這里，絲杠的長度比較長，考慮到精度要求和使用工況，選擇第三種方式來安裝固定，即一端固定一端支撐的方式。這種方式最為常見，并且在保證精度的同時考慮到了安裝的難度。較為經(jīng)濟實惠。在軸承的選用方面，我們初步選擇滾珠絲杠專用的角接觸球軸承，成對安裝。這是一種特殊的滾珠絲杠專用角接觸球軸承，它的接觸角可以做的很大，所以能夠極大的提高軸向的承載能力，這樣，絲杠的軸向負載能力得到提高。系統(tǒng)的加減速性能可以更加優(yōu)越。4.2電機的校核計算前面對電機已經(jīng)進行了預選，現(xiàn)在需要對其進行校核計算，以保證系統(tǒng)具備足夠的驅(qū)動力來驅(qū)動運轉(zhuǎn)。電機是整個系統(tǒng)的動力源，電機的負載能力直接關系到整個滾珠絲杠直線導軌位移滑臺系統(tǒng)的能力。所以對電機的校核是十分有必要的。1、計算負載慣量絲杠軸：可動部：總負載慣量：2、計算負載轉(zhuǎn)矩3、初選伺服電機選擇依據(jù)：負載轉(zhuǎn)矩<伺服電機額定轉(zhuǎn)矩總負載慣量<JR（推薦負載慣量比）x伺服電機的慣量得：電機型號：HG-KR053B（額定轉(zhuǎn)速1500r/min，額定轉(zhuǎn)矩0.16N.m，最大轉(zhuǎn)矩0.56N.m，慣量）。前面絲桿螺距計算，暫定電機轉(zhuǎn)速1500r/min，這里符合要求，滿足移動速度。4、計算加減速轉(zhuǎn)矩加速階段：減速階段：5、計算連續(xù)實際負載轉(zhuǎn)矩6、確定伺服電機型號確認條件：1）加減速轉(zhuǎn)矩小于電機的最大轉(zhuǎn)矩2）連續(xù)實際負載轉(zhuǎn)矩小于電機的額定轉(zhuǎn)矩。初選電機HG-KR053B滿足條件，允許使用。為了滿足經(jīng)濟型要求，這里也可以選擇經(jīng)濟性較好的閉環(huán)步進電機作為驅(qū)動電機。伺服電機和步進電機最大的區(qū)別在于，伺服電機具有編碼器，在發(fā)出命令的同時呼對執(zhí)行動作進行監(jiān)控，知道執(zhí)行機構完成指定包含的所有動作才會停止。二步進電機則只是對執(zhí)行不見發(fā)出運行的命令，執(zhí)行不見是否執(zhí)行或者是否執(zhí)行到位，步進控制系統(tǒng)并不能做出判斷。隨著自動化的發(fā)展，步進電機的廠家為了彌補這一缺點，退出一種新型步進電機，在步進電機的輸出軸另一端，增加一個編碼器，依次來監(jiān)控電機的執(zhí)行新情況。這種電機在一些精度要求不是特別高，二有需要一定控制精度的地方，是一個特別經(jīng)濟的選擇。4.3絲杠的校核計算滾珠絲桿在整個滾珠絲杠直線導軌位移滑臺系統(tǒng)中，主要是渠道傳動的作用。通過電機提供的扭力，絲杠發(fā)生回轉(zhuǎn)運動，由于此時，絲杠螺母被滑臺面板固定在了直線導軌上，也就是螺母的旋轉(zhuǎn)運動實際上已經(jīng)被限制。所以絲杠轉(zhuǎn)動的同時，螺母會朝著絲杠的螺旋方向做直線運動，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。絲杠在運行的過程中出了收到電機的扭力，還會有來自負載的阻力。所以，對絲杠的剛性和穩(wěn)定性做校核計算，也是十分有必要的。1、剛度驗算（1）絲杠的拉伸或壓縮變形量（mm）F=N，（外力）L=10mm,（指滾珠絲杠導程）EN/mm(材料彈性模數(shù)，對鋼來說是等于這個值)，mm,R=2.477,e=0.068mm則d(mm)A(mm)（A指滾珠絲杠按內(nèi)徑定的截面積）絲杠導程L的變化量為：總長度L=2000mm，絲杠上的變形量，(mm)(2)滾珠與螺紋滾道間接觸變形（mm）由d=4.763mm,F=N,承載滾珠數(shù)量ZZ由于滾珠絲杠副施加預應力，且預應力F為軸向負載的1/3，則變形=0.0013（mm）(3)支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸形變（mm）這里采用角接觸球軸承則查《機械設計手冊》中表6-2-82，其d=30mm,滾動體直徑D=3.969 mm,滾動體數(shù)量Z=22，（mm）則定位誤差=0.0078mm遠小于0.5mm的規(guī)定定位精度，符合要求。2、穩(wěn)定性校核臨界負載與工作負載之比稱為穩(wěn)定性系數(shù)，如果，則壓桿穩(wěn)定，為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般=2.5~4。計算臨界負載（N）：式中E：指絲杠材料彈性模量，對鋼E（N/mm）；J：指截面慣性矩（mm）,絲杠截面慣性矩J（為絲杠螺紋的底徑）；：絲杠兩支承端距離（mm）；：絲杠支承方式系數(shù)，見表3，這里。表3—滾珠絲杠支承方式系數(shù)方式一端固定一端自由兩端簡支一端固定一端簡支兩端固定0.251.002.004.00則N所以此絲杠不會產(chǎn)生失穩(wěn)。4.4線性滑軌的壽命校核直線導軌是自動化設備設計中最為常用的一種弄導向零件，它是用質(zhì)量較好的合金鋼制造而成，主要有滑塊和導軌兩個部分，導軌是固定不動的，一般是直線形狀?；瑝K內(nèi)部預裝有精密的滾珠，滾珠在滑塊內(nèi)部可以實現(xiàn)循環(huán)滾動。當滑塊和導軌相對移動時，實際上是很多小滾珠在他們之間滾動，所以摩擦力很小，傳動效率高達98%以上。隨著導軌技術的提高，廠家對導軌的潤滑已經(jīng)做到出廠前封裝潤滑油。使用一定時間內(nèi)不需要進行特別的維護。通過刮片等防塵防護措施，直線導軌的壽命也有很明顯的提高。在選址直線導軌的時候，一般需要考慮一下幾點：1、確定軌寬：軌寬指直線導軌的寬度。軌寬是決定其負載大小的關鍵因素之一確定軌長：這個長度是軌的總長，不是行程。全長=有效行程+滑塊間距（2個以上滑塊）+滑塊長度×滑塊數(shù)量+兩端的安全行程，如果增加了防護罩，需要加上兩端防護罩的壓縮長度。2、確定滑塊類型和數(shù)量：常用的滑塊是兩種：法蘭型，方形。前者高度低一點，但是寬一點，安裝孔是貫穿螺紋孔，后者高一點，窄一點，安裝孔是螺紋盲孔。兩者均有短型、標準型和加長型之分（有的品牌也稱為中負荷、重負荷和超重負荷），主要的區(qū)別是滑塊本體（金屬部分）長度不同，當然安裝孔的孔間距也可能不同，多數(shù)短型滑塊只有2個安裝孔。3、滑塊的數(shù)量應由用戶通過計算確定，在此只推薦一條：少到可以承載，多到可以安裝?；瑝K類型和數(shù)量與直線導軌寬度構成負載大小的三要素。由于此處的在和很輕，直接預選HGH15型號的線性滑軌。根據(jù)線性滑軌選型手冊提供的壽命計算公式得，其中：L——額定壽命C——基本動額定載荷（查產(chǎn)品手冊得來）P——工作負荷換算成時間：故滿足使用壽命要求?；壋休d負荷計算：最大工作負荷計算：小于滑軌的額定負載2.2Kn，故滿足使用條件，允許使用。4.5軸承的校核與旋轉(zhuǎn)運動的機器,常見的軸是用來驅(qū)動其他部分(滑輪,齒輪等)一起旋轉(zhuǎn),讓機器工作。軸的轉(zhuǎn)動必須有另一臺機器來支持它,機器的軸承部分,稱為軸承。軸承是將軸與孔之間的直接接觸摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦的一個常用標準件。是機械設備中最為常見的一種小零件。滾動軸承的原理是以滾珠的點接觸來減小滾動體的摩擦接觸面，來降低系統(tǒng)的摩擦力。主要有內(nèi)圈和外圈以及若干個滾珠組成。經(jīng)過很多年的標準化，軸承的系列和尺寸已經(jīng)相當?shù)耐暾?。對于不同的使用場合不同的機械設備，需要選用對應的軸承類型和型號。滾動軸承的使用壽命主要是滾珠和內(nèi)外圈的接觸點處的使用壽命，一般以軸承能夠工作多少個小時為壽命的計量方式。它的壽命主要受到工作狀況的影響，一般會應為磨損、腐蝕、剝離等原因，無法繼續(xù)使用。軸承的損壞主要是由于工作疲勞導致的。當然，一些不合理的設計和使用除外。在本次的滾珠絲杠直線導軌位移滑臺設計中，主要涉及兩種軸承：角接觸球軸承和深溝球軸承。用一對角接觸球軸承來對滾珠絲杠的電機端進行固定支撐，以一個深溝球軸承對絲杠的另一端進行支撐。受力主要在角接觸球軸承。所以在該軸承進行校核計算。預期壽命：

查機械設計手冊可知深溝球軸承7305B的基本額定動載荷C=6.3KN

1.求兩軸承受到的徑向載荷Fr1和Fr2

將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個平面力系。

2、求軸承的當量動載荷和。X=0.56軸承承受中等沖擊載荷，取則，

3、計算軸承壽命。所以滿足要求。4.6聯(lián)軸器的選型聯(lián)軸器顧名思義可以理解為鏈接兩個旋轉(zhuǎn)軸的器件。它主要用于兩個旋轉(zhuǎn)零件的連接，起到傳遞運動或者扭力的作用。它的自身結構可以允許兩個軸之間存在一定的同心度差距，避免因為安裝制造導致的不同心，引發(fā)設備振動或損壞。本次設計選擇的事膜片式聯(lián)軸器，它的剛性比較好，適用于大扭矩的傳遞。結構簡單，制造容易、不需維護、成本較低，所以應用較廣泛。應根據(jù)使用要求和工作條件，確定所需聯(lián)軸器的類型。

聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來連接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接，是機械產(chǎn)品軸系傳動最常用的連接部件。20世紀后期國內(nèi)外聯(lián)軸器產(chǎn)品發(fā)展很快，在產(chǎn)品設計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯(lián)軸器中選用能滿足機器要求的聯(lián)軸器，對多數(shù)設計人員來講，始終是一個困擾的問題。常用聯(lián)軸器有膜片聯(lián)軸器，齒式聯(lián)軸器，梅花聯(lián)軸器，滑塊聯(lián)軸器，鼓形齒式聯(lián)軸器，萬向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。膜片聯(lián)軸器是一種金屬彈性元件式聯(lián)軸器，其彈性元件是由一組高強度不銹鋼膜片(單個膜片的厚度一般有0.3、0.4、0.5等幾種規(guī)格)疊壓而成的膜片組件，膜片的形狀為環(huán)形，通過設計優(yōu)化去除多余材料以增加撓性，膜片組件與半聯(lián)軸器(法蘭盤)通過剪切螺栓交替連接，工作時主動螺栓通過膜片牽動從動螺栓一起旋轉(zhuǎn)并傳遞扭矩，螺栓主要受剪力，膜片受拉力或壓力，通過膜片的彈性變形來實現(xiàn)角向、徑向和軸向補償。1、

選擇聯(lián)軸器類型時應該考慮以下幾點：

（1）機械的類型以及傳動系統(tǒng)的配置情況。

（2）工作轉(zhuǎn)速的高低以及由其引起的離心力的大小，比如平衡精度較高高的聯(lián)軸器，一般用于高速傳動軸。

（3）所需傳動轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)以及對緩沖和減振方面的要求，包括在穩(wěn)定工況下運轉(zhuǎn)的最大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的時間特性。

（4）兩軸的相對位移大小、方向。當安裝調(diào)整后，不能嚴格保證兩軸精確對中，或

兩軸在工作時產(chǎn)生了較大的相對位移時，可選撓性聯(lián)軸器。

（5）制造、安裝、維護聯(lián)軸器的成本，不僅要滿足使用性能，也要裝拆方便，成本較低、維護簡單的聯(lián)軸器。

（6）聯(lián)軸器的可靠性，使用壽命和工作環(huán)境。

2、計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩

受機器啟動時的動載荷、出現(xiàn)在運轉(zhuǎn)中的過載現(xiàn)象的影響，計算轉(zhuǎn)矩Tca按軸上的最大轉(zhuǎn)矩。Tca——計算轉(zhuǎn)矩，mN

T——公稱轉(zhuǎn)矩，mN

n——電機額定轉(zhuǎn)速，min/r

——工作情況系數(shù)，

——電機的額定功率，

根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩、聯(lián)軸器的類型，需要按照的條件進行選擇,

[T]為聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩；被連接軸的轉(zhuǎn)速n要求小于等于聯(lián)軸器允許的最高轉(zhuǎn)速。選擇聯(lián)軸器的型號為MISUMIMCSLC40-20-19。

總結此次設計能夠順利完成離不開老師的悉心教導。在這次設計過程中我發(fā)現(xiàn)了很多原來以為簡單的問題，當我深入時發(fā)現(xiàn)并不是那么簡單。每一個細節(jié)都決定著整個設計的成敗。在這次設計中在老師的指導下對于整體方向的把握沒有大的偏差，從實際出發(fā)，滿足實際的需要。但是由于時間有限，個人水平有限自己沒有一定的社會經(jīng)驗導致設計任然存在的諸多不足之處，對于一些零件的選擇和實際需要會有不小的誤差。通過此次設計，提高了我的單獨思考和獨立實踐的能力以及創(chuàng)新的能力。我讓我認識到了集體的重要性和老師的指導的重要作用。往往怎樣做的想不通的問題通過和同學交流以及詢問老師一下就能明白過來。所以，這就告訴我們，一個人的力量是有限的，集體的力量是強大的。有些大型的設備設計，往往都是通過一個團隊甚至多個團隊來合作完成的，所以團隊協(xié)作的意識和能力對以后的工作崗位也是十分重要的。這次設計的完成，不光是理論知識的學習，而是理論知識和實際應用的結合，將理論知識應用到實際的設計之中，在實際的設計中對理論知識進行溫顧學習。理論和實踐相結合是本次設計的主要方向。通過本次的設計，我基本上對設計的答題流程，一般設計中標準件的選型計算，圖紙繪制等有了一個系統(tǒng)的認識，這將對我畢業(yè)后走向工作崗位有很大的幫助。致謝在這次設計完成期間。我將大學所學的知識重溫